접촉각과 표면장력 예비보고서

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법

본문내용

접촉각 측정

1. 실험목적
접촉각과 젖음성의 원리를 이해하고 이 이론들 사이의 연관성과, 접촉각 측정기의 작동 원리와 사용법을 익힌다.

2. 실험이론
1) 접촉각
물질은 기체, 액체 그리고 고체 총 3가지의 상태로 존재한다. 이러한 서로 다른 상태 혹은 물질이 접촉해 만나는 면을 계면이라고 한다. 물방울을 하나 선택하여 확대해보면 물-공기의 계면과 물-잎 사이의 계면, 잎-공기 사이의 계면을 확인할 수 있고, 세 개의 계면이 겹치는 접촉선에서 하나의 각도를 측정할 수 있다. 이처럼 고체 표면 위 액체 방울이 표면과 이루는 각을 접촉각이라 한다. 접촉각은 기체, 액체, 고체 간의 표면 에너지가 열역학적 평형을 이루고 있을 때 형성되며, 고체 표면의 물리적, 화학적 성질이 균일할 경우, 같은 종류의 액체는 그 고체 표면 어디에서나 동일한 접촉각을 가진다. 접촉각이 작을수록 표면은 액체에 의해 젖고, 접촉각이 클수록 표면에 잘 젖지 않고 흘러내리는 경향을 가진다. 접촉각 측정을 통해 젖음성(wettability)을 수치화할 수 있으며, 이외에도 접착, 코팅, 표면처리 연구 등에 이 성질을 활용할 수 있다. 접촉각은 크게 정적 접촉각과 동적 접촉각으로 나뉜다. 정적 접촉각은 액체 방울이 표면 위에 있으며 접촉선이 움직이지 않을 때, 즉 멈춰있을 때 측정되는 각이다. 동적 접촉각은 접촉선이 움직이는 시점의 접촉각으로, 전진각과 후진각으로 나누어진다. 위의 그림에서, 물방울의 앞쪽과 뒤쪽의 각의 크기가 다른 것을 확인할 수 있다. 앞쪽의 큰 각을 전진각, 뒤쪽의 작은 각을 후진각이라고 한다. 이 때 두 각도의 차이를 접촉각 이력(Contact angle hysteresis)이라고 부른다. 대체로 표면이 화학적으로 불균일하거나 물리적으로 거칠 때 발생한다. 이러한 이유로 접촉각 이력은 표면의 불균일도를 측정하는데 사용할 수 있다.

참고자료

· Smartdrop, “접촉각(contact angle)이란?”,
· http://www.smartdrop.co.kr/what-is-the-contact-angle/
· 네이버 블로그, “접촉각측정의 매계변수”,
· https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=gimu7&logNo=30123930644&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
· Google, “접촉각 이론”,
· http://tcctech.co.kr/?module=file&act=procFileDownload&file_srl=7241&sid=db5c9de2988be40578af749a572e810a
· KRÜSS, “Top-view distance method”,
· https://www.kruss-scientific.com/services/education-theory/glossary/top-view-distance-method/
· KYOWA, “Wilhelmy Plate method”,
· https://www.face-kyowa.co.jp/english/en_science/en_what_Surface_tension.html
· Smartdrop, “접촉각 측정 방법”,
· http://www.smartdrop.co.kr/%EC%A0%91%EC%B4%89%EA%B0%81-%EC%B8%A1%EC%A0%95-%EB%B0%A9%EB%B2%95/
· 네이버 지식백과, “표면장력”,
· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1158772&cid=40942&categoryId=32227
· Google, “Du Nouy Ring Method”, http://www.surfchem.co.kr/tech/ring.htm