고분자재료및실험-접촉각 측정-신소재공학과

소개

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목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험방법
4. 실험결과 & 분석
5. 결론

본문내용

1. 실험목적

ⓐ 유리 기판, 알루미늄 호일, 플라스틱 파일, 테프론 테이프에 대해 증류수, 옥테인, 에틸렌 글라이콜을 이용하여 접촉각을 측정하고, 접촉각으로부터 각 재료의 표면에너지를 계산한다.

ⓑ UV 오존 처리오 플라즈마 처리 후, 위의 과정을 반복하여 접촉각을 구하고 처리 후 변화를 관찰한다.

2. 실험이론

표면에너지(surface energy) : 액체 또는 고체의 내부에 있는 분자가 주위의 분자에 의해 완전하게 둘러싸인 데 반해서, 표면에 있는 분자는 그 반이 제거된 상태로 있기 때문에 분자 간 인력의 일부를 끊는 데 필요한 과잉의 자유 에너지를 가지고 있다. 표면이 가지는 이 과잉의 자유 에너지를 표면 자유 에너지라고 부르며, 이것은 표면이 저절로 수축하려고 하는 경향을 나타내는 양이다. (네이버 과학사전)

=> 표면이 생길 때, 분자간 결합이 중단되면서 에너지가 발생한다. 이때 발생한 E를 정량화 한 값을 표면E라 한다. 요약하자면, 표면에 있는 분자들은 최대로 결합할 수 있는 결합의 수보다 적게 결합을 하게 되므로 더 결합을 할 수 있는 용량을 남겨두고 있게 된다. 이를 ‘에너지가 높은 상태’ 또는 ‘반응성이 크다‘라고 이야기 한다.

낮은 접촉각 → 친수성 & 높은 표면에너지
높은 접촉각 → 소수성 & 낮은 표면에너지

접촉각과 표면에너지를 계산하는데 있어서 필요한 공식이 있다.

표면장력 때문에 액체는 표면의 면적을 줄이고 싶어한다. 그런데 이러한 표면위에서는 액체가 넓게 퍼지면서, 액체와 공기와의 계면의 면적을 늘리는 방향으로 반응이 일어난다. 이유는 고체 표면에도 표면에너지가 있기 때문이다. 고체 표면위에 액체를 놓으면 고체와 공기와의 계면이 없어지고, 고체와 액체의 계면이 생기게 된다. 즉, 고체와 공기와의 계면을 줄이는 방향이 액체와 공기와의 계면과 액체와 고체의 계면을 다소 늘리더라도 전체 에너지적으로 더 낮아지는 방향이기 때문이다.

참고자료

· https://sdolnote.tistory.com/entry/SurfaceTension
· http://www.skbrazing.co.kr/technical/1-4-4-2.htm
· http://u-hitec.co.kr/tech-uvc-04/