소개글
"초소수성"에 대한 내용입니다.
목차
1. 초소수성에 대한 이해
1.1. 실험 목적 및 방법
1.1.1. 실험 목적
1.1.2. 실험 방법
1.2. 실험 결과
1.2.1. 알루미늄 시편의 접촉각 측정
1.2.2. 대표적인 시편의 접촉각 사진
1.2.3. 시편들의 접촉각 측정결과 비교
1.3. 실험 결과 고찰
1.3.1. 초소수 처리에 따른 접촉각 변화
1.3.2. 접촉각에 영향을 주는 인자
2. 초소수성 이해를 위한 추가 실험
2.1. 실험 방법
2.1.1. 시편 준비 및 처리 과정
2.1.2. 접촉각 측정
2.2. 실험 결과
2.2.1. 알루미늄 시편의 접촉각 측정값
2.2.2. 접촉각 사진
2.2.3. 접촉각 측정결과 비교
2.3. 결과 고찰
2.3.1. 표면 거칠기 및 화학적 인자의 영향
2.3.2. 표면에너지와 접촉각의 관계
3. 접촉각 실험
3.1. 접촉각의 정의와 분류
3.2. 실험 재료 및 방법
3.2.1. 기판 준비
3.2.2. 물방울 떨어뜨리기
3.2.3. 접촉각 측정
3.3. 실험 결과
3.3.1. 측정값 비교
3.4. 결과 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 초소수성에 대한 이해
1.1. 실험 목적 및 방법
1.1.1. 실험 목적
실험 목적은 알루미늄 표면에 산, 염기, 불소 용액을 처리하여 표면 거칠기와 화학적 특성을 변화시키고, 이에 따른 접촉각의 변화를 관찰하여 초소수성에 영향을 미치는 인자를 이해하는 것이다."
1.1.2. 실험 방법
실험 방법은 다음과 같다""
산처리용액(HF 1.5ml + HCl 40ml + DI water 12.5)에 알루미늄 강판을 15초 동안 담그어 강판 표면에 마이크로 단위의 거칠기를 형성하였다"" 이를 통해 접촉면적을 줄여 접촉각 증가를 유도하였다""
염기처리용액(0.1wt% NaCl 용액)에 알루미늄 강판을 담근 뒤 100℃에서 50분간 열처리를 진행하였다"" 그 후 물 세척을 하여 마이크로 단위의 거칠기 위에 나노미터 단위의 거칠기를 형성하였다""
Fluorine용액(Hexane 10g + PFOS 3방울)에 10분간 담근 뒤 100℃에서 1시간 동안 열처리를 진행하여 고체 표면에 Fluorine기를 형성하였다"" 이를 통해 접촉각을 높였다""
접촉각 측정 장비와 IC imaging 프로그램을 사용하여 접촉각을 측정하였다""
기본 알루미늄 강판, 실험과정 1, 2를 거친 강판, 실험과정 1, 2, 3을 거친 강판의 접촉각을 비교하였다""
1.2. 실험 결과
1.2.1. 알루미늄 시편의 접촉각 측정
실험 결과에 따르면, 미처리 알루미늄 시편의 접촉각은 평균 96.8°로 측정되었다. 이는 알루미늄 표면이 소수성을 띠고 있음을 의미한다. 알루미늄은 공기 중에 노출되면 얇은 산화막(Al2O3)이 형성되는데, 이 산화막은 비교적 친수성의 특성을 가지고 있다. 따라서 미처리 알루미늄 시편의 접촉각이 90°ㅊ근접한 값을 보이는 것으로 해석된다.
1.2.2. 대표적인 시편의 접촉각 사진
미처리 알루미늄 시편과 초소수 처리를 한 시편의 접촉각 사진이 제시되어 있다. 미처리 알루미늄 시편의 경우 물방울이 표면에 잘 젖어 들어가는 친수성 특성을 보이고 있다. 반면 초소수 처리를 한 시편의 경우 물방울이 동그랗게 뭉쳐 있는 모습을 보이고 있어 소수성이 강한 것을 알 수 있다. 이는 초소수 처리 과정에서 표면 거칠기 증가와 화학적 표면 개질을 통해 알루미늄 시편의 접촉각이 크게 향상되었기 때문이다.
1.2.3. 시편들의 접촉각 측정결과 비교
시편들의 접촉각 측정결과 비교에서, 1번 시편의 경우 접촉각이 약 96.8°로 나타나 친수성 경향을 보였다. 그에 비해 2번 시편은 135.4°, 3번 시편은 139.3°로 측정되어 소수성 특성을 나타냈다. 이는 1번 시편의 경우 알루미늄 시편 그대로였지만, 2번 시편은 산 및 염기 처리를, 3번 시편은 추가적으로 불소 용액 처리를 거쳤기 때문이다. 산 및 염기 처리를 통해 알루미늄 표면에 마이크로 단위의 거칠기가 형성되어 접촉각이 증가하였고, 불소 용액 처리로 인해 소수성 작용기가 표면에 화학적으로 도입되면서 접촉각이 더욱 증가한 것으로 볼 수 있다. 따라서 표면 거칠기와 화학적 특성이 초소수성에 중요한 인자로 작용한다는 것을 알 수 있다.
1.3. 실험 결과 고찰
1.3.1. 초소수 처리에 따른 접촉각 변화
초소수 처리에 따른 알루미늄 시편의 접촉각 변화는 다음과 같다.
알루미늄에 산·염기·F용액 등의 초소수 처리를 하면 알루미늄 표면의 접촉각이 기존의 알루미늄에 비해 크게 증가하게 된다. 이는 초소수 처리 과정에서 알루미늄 표면의 특성이 변화하기 때문이다.
먼저, 산 처리 용액(HF, HCl)에 알루미늄 시편을 담그면 표면의 산화막이 제거되면서 마이크로 단위의 거칠기가 형성된다. 이로 인해 액체와 고체 표면의 접촉면적이 감소하게 되어 접촉각이 증가한다.
이후 염기 처리 용액(NaCl)에 담그고 열처리를 하면 마이크로 단위의 거칠...
참고 자료
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