전기방사 원리 및 실험 리포트

소개

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목차

I. 전기방사 및 용액 특성
1. 전기방사란?
2. 전기방사 장치의 구성
3. 전기방사의 과정
4. 전기방사를 하기 위한 전기역학적 특성
5. 전기방사로 생산된 실의 특성
6. 전기방사 시스템에 영향을 주는 요인

본문내용

1. 전기방사란?
전기방사(electrospinning)는 전기장을 이용하여 -μm ~ -nm 규모의 직경을 갖는 연속상의 섬유를 구현하는 방법으로, 기존에 알려져 있던 자가조립(self-assembly), 상분리(phase separation), 주형합성(template synthesis) 등의 방법들에 비해 간단하고 재료의 선택에 대해 제한이 없을 뿐만 아니라 형상에 기인한 높은 비표면적, 공극률 및 구조/크기의 조절이 용이하다. 전기방사 기술은 다양한 고분자가 가능하며, 이러한 다양한 고분자의 용융 및 혼합에 의하여 의학 분야, 전기화학 분야, 약학 분야 등 다양한 응용 분야에 적용이 가능하다.

2. 전기방사 장치의 구성
전기방사 장치의 구조는 크게 네 가지로 나눌 수 있다. 고전압을 걸어주는 장치(gigh voltage power supply, ①), 고분자를 공급하는 부분(syringer driver, ②), 고분자가 토출되는 부분인 토출부(needle, ③), 그리고 토출된 고분자섬유상을 모으는 부분인 수집기(collector, ④)이다.

3. 전기방사의 과정
위의 그림처럼 ③번과 ④번을 적절한 거리를 유지하도록 배치한 상태에서 ①번으로 약 0~30kV의 고전압을 ③번과 ④번 사이에 걸어준다. 그러면 ③번의 끝에 표면장력에 의해 (a)처럼 반구 모양으로 맺혀 있던 고분자용액이 표면전하 사이의 상호 정전기적 반발력과 외부전기장(쿨롱, C)에 의해 영향을 받는다. 특정 세기의 전기장이 가해지면 한 쪽 전하가 고분자용액의 표면에 축적되고 반발력에 의하여 서서히 (b)에서 (c)의 상황과 같이 방사하게 되는데, 이때 반대쪽 전하로 하전되었거나 접지된 ④번으로 섬유상들이 모이게 된다. 방사 중에 분사된 액상의 용매는 휘발이 일어나면서 집전판에 무작위로 섬유상이 배열된다. 일반적으로는 평판에 할 경우 이러한 무작위의 섬유상이 쌓이게 된다.

참고자료

· 유호석⋅박진수, 『전기방사 조건에 따른 나노섬유상의 구조 및 응용』, 경운대학교 항공신소재공학과, 30 November, 2017, 1-6
· 박정호, 『전기방사(Electrospinning)와 이를 이용한 나노 섬유상 구조』, LG화학 기술연구원, 2011, 1-3