전기 방사법의 원리

소개

전기 방사법에 대한 레포트입니다.

목차

1. 전기 방사법의 역사
2. 전기 방사법이란?
3. 전기 방사법의 원리
4. 전기방사법의 조건
5. 전기 방사법에서 사용되는 용매의 특성
6. 전기방사의 신규 용도 개척

본문내용

1. 전기 방사법의 역사
나노기술은 아직 20년이 되지 않은 신기술이다. 하지만 나노섬유의 생산을 위한 전기방사법은 적어도 70년이상 지난 기술이며, Formhals라는 독일의 엔지니어에 의해 1934년 특허출원되었다. 전기방사의 과학적 토대는 1882년 Raleigh가 액체의 낙하시 전기력이 표면장력을 극복할 수 있다는 계산으로부터 발전되어 왔다.
그러나 전기방사는 그동안 대량생산에 적합하지 않은 것으로 알려진 바 있다. 그 이유는 다양하다. 우선 공급이 경제적이지 못하다는 단점이다. 생산코스트는 매우 높은 반면 생산량은 매우 적다. 과학적인 측면에서도 동 공정규모는 실험실 수준이며, 불확실한 면이 많아 예측이 불가능한 수준이다.
이를 극복하기 위한 변수관련 수학적 모델링은 개발이 늦어지고 있다. 생산된 섬유의 직경은 다양하며, 이를 통해 제조된 직물의 기계적 강도는 매우 낮다. 최근에는 spun-bonding 및 melt-blowing 등 더욱더 경제적인 부직포 생산공정이 등장하면서 전기방사가 더욱 각광받고 있다.

2. 전기 방사법이란?
고분자 용액 및 용융된 고분자에 고전압(high voltage)을 걸어주어 섬유 및 입자를 받아주는 컬렉터(collector) 와 방사되는 팁(tip)사이에 전자기장(electrostatic force)을 형성시켜 나노섬유 및 입자를 제조하는 방법이다.

3. 전기 방사법의 원리
전자기장의 세기가 고분자 용액의 표면 장력과 같을 경우 전하를 띈 고분자 용액은 팁부분에 맺히게 되며, 고분자가 가지고 있는 표면장력 이상의 전압을 걸어주면 하전된 고분자 방울은 안정되지 못하고 접지방향으로 분산(jet form)하게 된다. 결국, 분산된 고분자 용액은 섬유 및 입자 형태로 컬렉터에 집속된다. 전위차는 방사용액의 특성, 고분자 분자량, 점도 등에 따라 달라진다. 방적 돌기와 수집기 사이의 거리가 짧아지면 용매의 증발이 충분하지 않기 때문에 방사된 섬유는 수집기에 뿐만 아니라 섬유끼리도 서로 엉키게 된다.

참고자료

· 다양한 용매들로부터 전기방사된 PEO 섬유의 형태학적 관찰, 한국섬유공학회, 손원근외 3명, 2003
· Microscopic polymer cups by electrospinning, Jing Liu and Satish Kumar, Polymer, 2005