[화학공업실험] 접촉각 측정 실험 예비보고서

소개

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목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
-접촉각의 정의
-Young`s Equation
-접촉각에 영향을 주는 요인
-표면에너지의 정의
-고체의 접촉각 측정 방법 (동적, 정적 측정법)
-고체의 표면에너지 계산 방법
1) Girifalco-Good-Fowkes-Young 모델
2) Owens-Wendt-geometric mean 모델
3) Lewis Acid/Base모델
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험제목
접촉각 측정실험
2. 실험목적
접촉각을 이용하여 고체의 표면에너지를 계산함으로 실험과 그 이론에 대한 이해를 높인다
3. 실험이론
-접촉각의 정의
고체 표면에 액적이 접촉하면 기체-액체-고체의 삼상의 접촉이 이루어진다. 그리고 접촉점에서 액적은 표면에 대하여 일정한 각도를 가지게 된다. 이 각을 접촉각이라 부르고 고액, 기액, 기액 계면 에너지로 정의 될 수 있다. 즉 액체가 고체 표면위에서 열역학 적으로 평형을 이룰 때 가지는 각을 의미한다. 액체방울을 수평인 고체표면 위에 놓으면 일정한 렌즈 형 을 가진 방울로 되는 경우가 있다. 접촉각은 일반적으로 액체와 고체의 종류에 따라 다른데, 각도가 90℃보다 크면 액체는 고체표면을 적시지 않고, 작으면 적신다.

-Young`s Equation
고체면 위에 떨어뜨린 액적이 퍼지지 않을 때, 액적은 접촉하는 면에서 일정한 각도를 이루고 액체-고체 접촉에서 특성적인 값이다. 따라서 평형 접촉각은 액체에 의한 고체의 습윤을 나타내는 지표가 되는데 Young은 평형상태에서의 관계식을 유도 하면, 이 때 θ는 고체-액체-증기 경계면에서의 접촉각이다. Young의 관계식은 이상적인 표면 즉 매끈하고, 균일하며, 투과하지 않고, 변형이 일어나지 않는 경우에 부합되는 식이다.
(1-1)
실제표면에서는 표면 거칠기, 스웰링현상, 고체 표면의 화학적 불균질성 때문에 하나 이상의 접촉각을 나타내게 된다. 그렇다고 해도 그 편차가 매우 큰 것은 아니다. Young의 식으로 접착일을 구하면,
(1-2)
이 식은 Dupre의 식으로 알려져 있으나 위의 두 식은 궁극적으로 같은 식이다. 액체의 표면장력을 , 고체의 표면장력을 라 하고, 액체와 고체사이의 계면장력을 이라 하면, C점에서의 힘의 균형조건에서 영의 방정식 을 얻는데, Young의 방정식은 평탄하고 균질하며 변형되지 않는 이상적인 표면에서 유도된 식으로 하나의 안정한 접촉각을 갖는다.

참고자료

· - "계면 현상론", 김종득, 아르케, 2000년, 82 ∼ 84, 204, 407page
· - "표면공학", 이홍로, 형설 출판사, 1999년, 21page
· - Google 이미지 검색
· - key word : sessile drop method(page1),
· - 천마산업건설 뉴맥 EMC - 자유게시판 “방수관련지식”
· - http://chunma-inc.com/bbs/board.php?bo_table=board_1&wr_id=32