[A+] 단국대 고분자공학실험및설계2 <표면에너지와 표면장력 -Contact Angle과 Surface Tension> 레포트

문서 내 토픽

1. 접촉각

접촉각이란 액체가 서로 섞이지 않는 물질과 접촉할 때 형성되는 경계면의 각을 말하며, 고체 표면의 젖음성을 나타내는 척도로 사용된다. 낮은 접촉각은 높은 젖음성(친수성)을, 높은 접촉각은 낮은 젖음성(소수성)을 의미한다. 접촉각 측정은 고체 표면의 물성을 평가하는 데 널리 사용되는 방법이다.
2. 표면장력

표면장력은 물리학적으로 단위 면적의 표면을 증가시키는 데 필요한 에너지(J/m^2) 또는 단위 길이 당 작용하는 힘(N/m)으로 정의된다. 액체의 표면장력은 분자간 응집력과 부착력의 차이로 인해 발생하며, 온도가 높아짐에 따라 감소한다. Du-Nouy 표면장력계를 이용하여 액체의 표면장력을 측정할 수 있다.
3. PET (Polyethylene terephthalate)

PET는 상대적으로 밀도가 높은 폴리에스터 수지로, 결정성 또는 비결정성 열가소성 플라스틱이다. 투명도가 높고 가벼우면서도 잘 깨지지 않는 특징을 가진다. 비결정성 PET는 높은 투명성을 가지지만 낮은 기계적 특성을, 결정성 PET는 높은 경도, 강성 및 강도, 내마모성 등의 특성을 가진다.
4. PET 필름의 표면에너지

실험 결과 PET 필름의 표면에너지는 약 50.83dyn/cm로 측정되었다. 이는 이론값인 약 42dyn/cm와 차이가 있는데, 이는 실험 환경 및 조건의 차이로 인한 오차로 볼 수 있다. 접촉각과 표면장력은 온도에 따라 변하므로 표준온도 유지가 중요하다.
5. H2O와 Octane의 표면장력

H2O의 표면장력은 73.5dyn/cm, Octane의 표면장력은 21.75dyn/cm로 측정되었다. Octane의 표면장력이 H2O보다 낮으므로, PET 필름과 Octane이 접촉하는 경우 wetting이 일어날 것으로 예측할 수 있다. 또한 Diiodomethane의 접촉각이 H2O보다 작은 것으로 보아 PET 필름이 친유성 성질을 가진다는 것을 알 수 있다.

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1. 접촉각

접촉각은 고체 표면과 액체 사이의 경계면에서 형성되는 각도를 나타내는 개념입니다. 이는 고체 표면의 친수성 또는 소수성 정도를 나타내는 중요한 지표로 사용됩니다. 접촉각이 작을수록 고체 표면이 친수성이 높고, 접촉각이 클수록 소수성이 높습니다. 접촉각은 표면 특성, 표면 거칠기, 화학적 조성 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 접촉각 측정은 표면 특성 분석, 코팅 기술, 생체재료 개발 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
2. 표면장력

표면장력은 액체 표면에 작용하는 분자 간 인력으로 인해 발생하는 현상입니다. 이는 액체 표면에서 분자들이 서로 끌어당기는 힘으로 인해 액체 표면이 수축하려는 경향을 나타냅니다. 표면장력은 액체의 종류, 온도, 압력 등에 따라 달라지며, 이는 액체의 거동, 습윤성, 모세관 현상 등에 영향을 미칩니다. 표면장력은 다양한 공학 및 과학 분야에서 중요한 물리적 특성으로 활용되고 있습니다.
3. PET (Polyethylene terephthalate)

PET(Polyethylene terephthalate)는 대표적인 열가소성 플라스틱 중 하나로, 우수한 기계적 강도, 내화학성, 투명성 등의 특성으로 인해 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. PET는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산을 원료로 하여 중축합 반응을 통해 제조되며, 병, 섬유, 필름 등의 형태로 활용됩니다. PET는 재활용이 용이하고 생분해성이 낮아 환경 문제가 대두되고 있어, 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
4. PET 필름의 표면에너지

PET(Polyethylene terephthalate) 필름의 표면에너지는 PET 필름의 표면 특성을 결정하는 중요한 요인입니다. 표면에너지가 높을수록 친수성이 증가하여 접착성, 인쇄성, 코팅성 등이 향상됩니다. PET 필름의 표면에너지는 화학적 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 방법을 통해 조절할 수 있습니다. 이러한 표면 처리 기술은 PET 필름의 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 표면에너지 제어는 PET 필름의 성능 향상을 위한 핵심 기술 중 하나라고 할 수 있습니다.
5. H2O와 Octane의 표면장력

H2O(물)과 Octane(옥탄)은 서로 다른 표면장력을 가지고 있습니다. 물의 표면장력은 약 72 mN/m인 반면, 옥탄의 표면장력은 약 21.6 mN/m로 상대적으로 낮습니다. 이는 물 분자 간 수소 결합으로 인한 강한 인력 때문입니다. 반면 옥탄은 무극성 탄화수소 화합물로 분자 간 인력이 약합니다. 이러한 표면장력 차이는 두 물질의 습윤성, 모세관 현상, 계면 현상 등에 큰 영향을 미칩니다. 표면장력 차이를 활용하여 다양한 분야에서 응용되고 있으며, 이해와 제어가 중요한 물리화학적 특성이라고 할 수 있습니다.