물의 접촉각 측정 실험

본 내용은 " [공업화학실험]물의 접촉각 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.29

문서 내 토픽

• 1. 접촉각(Contact Angle)

  접촉각은 액체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 가지는 각을 말한다. 고체표면의 젖음성을 나타내는 척도로서 대부분 고착된 물방울에 의해 측정된다. 낮은 접촉각은 높은 젖음성과 높은 표면에너지를 나타내고, 높은 접촉각은 낮은 젖음성과 낮은 표면에너지를 나타낸다. 접촉, 표면처리, 폴리머 표면 분석 등 많은 분야에서 사용되는 분석 기술이며, 수Å 단위의 단일층 변화에도 민감한 표면 분석 기술이다.

• 2. 표면에너지(Surface Energy)

  표면에너지는 물질의 표면 특성을 파악하는 데 중요한 역할을 한다. 접촉각 측정을 통해 표면에너지를 구할 수 있으며, 이는 물질의 젖음성과 직접적인 관계가 있다. 표면에너지가 높을수록 젖음성이 크고, 낮을수록 발수성이 크다. 실험을 통해 주어진 물질의 접촉각을 측정하고 관련 이론과 공식을 통하여 표면에너지를 구할 수 있다.

• 3. 친수성과 발수성(Hydrophilicity and Hydrophobicity)

  친수성은 물과 잘 섞이거나 물을 잘 흡수하는 성질을 의미하며, 발수성은 물을 튕겨내는 성질을 의미한다. 실험 결과에서 유리는 물에 대해 친수성을 가지며 접촉각이 약 30도로 낮고, PDMS는 발수성을 가지며 접촉각이 약 62도로 높다. 접촉각이 작을수록 젖음성이 크고 친수성이 강하며, 접촉각이 클수록 발수성이 강하다.

• 4. Contact Angle Meter 측정 방법

  Contact Angle Meter를 이용한 접촉각 측정은 Static, Adueming, Receding 세 단계로 진행된다. Static 단계에서는 초기 접촉각을 측정하고, Adueming 단계에서는 물을 추가하여 측정하며, Receding 단계에서는 물을 빨아들여 측정한다. 측정 시 물 15μm를 실린지 바늘 끝에 맺히게 한 후 대물렌즈를 올려 접촉시키며, 중력의 영향을 최소화하기 위해 직접 떨어뜨리지 않는다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 접촉각(Contact Angle)

  접촉각은 액체와 고체 표면의 상호작용을 정량적으로 평가하는 중요한 물리적 지표입니다. 접촉각이 작을수록 액체가 표면을 더 잘 적시며, 이는 표면의 친수성을 나타냅니다. 반대로 접촉각이 크면 발수성이 우수합니다. 이 개념은 코팅, 접착, 세정 등 다양한 산업 분야에서 표면 특성을 평가하는 데 필수적입니다. 접촉각 측정은 표면 처리의 효과를 검증하고 제품 품질을 관리하는 데 매우 유용한 도구입니다.

• 2. 표면에너지(Surface Energy)

  표면에너지는 물질의 표면 특성을 결정하는 근본적인 열역학적 성질입니다. 높은 표면에너지를 가진 물질은 일반적으로 친수성이며 액체를 잘 적시는 반면, 낮은 표면에너지는 발수성을 나타냅니다. 표면에너지는 분자 간 상호작용의 강도를 반영하며, 이를 이해하면 재료의 표면 특성을 예측하고 조절할 수 있습니다. 산업적으로 표면에너지 조절은 접착성, 윤활성, 오염 방지 등 다양한 응용에서 중요한 역할을 합니다.

• 3. 친수성과 발수성(Hydrophilicity and Hydrophobicity)

  친수성과 발수성은 물질이 물과 상호작용하는 방식을 나타내는 대조적인 특성입니다. 친수성 표면은 물 분자와 강한 상호작용을 하여 물을 잘 적시며, 발수성 표면은 물을 밀어내는 특성을 보입니다. 이러한 특성은 표면의 화학적 구성과 미세 구조에 의해 결정됩니다. 현대 기술에서 친수성과 발수성의 조절은 자가세정 코팅, 방수 직물, 의료 기기 등 광범위한 응용 분야에서 매우 중요합니다.

• 4. Contact Angle Meter 측정 방법

  Contact Angle Meter는 접촉각을 정확하게 측정하는 표준 장비로, 현대 재료 과학에서 필수적인 도구입니다. 일반적으로 액적을 표면에 떨어뜨린 후 카메라로 촬영하여 이미지 분석을 통해 접촉각을 계산합니다. 정적 접촉각, 동적 접촉각, 진전각, 후퇴각 등 다양한 측정 방법이 있으며, 각각은 표면의 다른 특성을 반영합니다. 정확한 측정을 위해서는 표면의 청결도, 온도, 습도 등 환경 조건을 엄격히 관리해야 하며, 이를 통해 신뢰할 수 있는 표면 특성 데이터를 얻을 수 있습니다.