접촉각 측정

목차

■ 실 험 제 목 : 접 촉 각 측 정
■ 실 험 목 적
■ 실 험 이 론


1. 접촉각의 정의


2. Young's Equation


3. 접촉각에 영향을 주는 요인
1) 온도
2) 시간
3) 부피, 밀도 및 중력
4) 방울 크기
5) 방울 환경
6) 표면 거칠기
7) 장비의 카메라의 기울기 정도
8) 렌즈의 영향과 백그라운드 라이트 효과 등


4. 표면에너지의 정의
1) 일반적 표면 에너지


5. 고체의 접촉각 측정 방법
1) 정적 측정법
2) 동적 측정법



6. 고체의 표면에너지 계산 방법

1) 1개의 측정용액이 필요한 방법 ( Girifalco-Good-Fowkes-Young 모델 )
2) 2개의 측정용액이 필요한 방법
① Owens-Wendt-geometric mean
② Wu-harmonic mean


3) 3개의 측정용액이 필요한 방법.

■ 참 고 자 료

본문내용

로 가정하고 는 접촉각 data로부터 계산 할 수 있다. ( 0차수 근사값에서 p 는 단위수와 같다고 제안하였다. )
2) 2개의 측정용액이 필요한 방법
① Owens-Wendt-geometric mean
- 실제적으로 많이 쓰이는 방법이다. 계산이 손쉽고 3가지 용액으로 계산하는 방법 이전에 가장 많이 이용하였다. 소수성의 경향이 아주 센 경우를 제외하고는 대부분의 폴리머에서 잘 맞는다.
Owens, Wendt, and Kaelble는 Fowkes의 식을 더 일반적인 형태로 확장시켰다. 이에 Young's Eq.을 포함해 나타내면,
아래첨자 d는 고체와 액체사이의 쌍극자-쌍극자, 쌍극자-유도쌍극자, 수소결합등 확증된 모든 상호작용을 포함한 분산(비극성)성분과 관계에 있으며, p는 극성(비분산)성분과 관계가 있다. 따라서 는 분산과 극성부분으로 기여된 표면장력 성분의 합으로 표현 할 수 있다.
　윗 식들은 고체의 표면장력을 산정하는 방법을 제공한다. 즉, 분산항과 극성항을 알고 있는 두 액체를 사용시 접촉각 측정으로 식를 연립으로 풀어 표면에너지를 구할 수 있다.
② Wu-harmonic mean
- 계산이 복잡하고 시간이 너무 걸리는 단점 때문에 실제적으로 그리 많이 쓰이지는 않는 방법이다. 최근엔 컴퓨터를 이용하기 때문에 옛날처럼 시간이 많이 소비되지는 않지만 특별히 Geometric Method 나 Lewis acid/base 와 비교해 볼때 데이터의 신뢰도가 약간 떨어지고 그 편차도 약 20%의 차이를 나타낸다고 한다.
3) 3개의 측정용액이 필요한 방법.
① Lewis Acid/Base Theory
- 실제적으로 많이 쓰이는 방법이다. 근사적이긴 하지만 가장 많은 정보를 얻을수 있고 보다 정확한 표면에너지를 유추할 수 있다.
이 방법론은 "apolar(nonpolar, 비극성)"와 "polar(극성)"의 개념을 소개하고 있다. 후자는 와 같은 하나의 변수에 의해 기술할 수 없다. 아래 식에서 보는 것처럼 표면장력 g 는 apolar성분과 수소 결합성분 혹은 산-염기 상호작용으로 분할할 수 있다. 이것은 Fowkes의 접근을 따르며 몇몇 성분의 표면장력으로 분리되게 됩니다.
Υ=Υ+Υ
여기서 위의 지수 d, dip, ind와 h는 각각 (London)dispersion, dipole - dipole force, induction, 그리고 수소 결합력을 말한다. 또한 위의 지수 AB는 산과 염기의 반응성을 나타낸다. ( 수소 결합은 전기적 음성을 띤 분자나 원자단과 전기적 양성을 띤 수소사이에서 양자를 공유하는 반응이기 때문에, 이 결합은 Lewis의 산(election acceptor)와 Lewis의 염기(electron donor)의 예로 생각할 수 있다. )
■ 참 고 자 료
- 물리화학 (Silbey Alberty, 여철연 외 옮김, Willy(사이텍미디어), 3판, 2003)
- http://www.surfchem.co.kr/tech/tech.htm
-
http://members.nate.com/azaz01/

키워드

접촉각,   표면 에너지,   계면활성제,   접촉각 측정,   Wilhelmy plate method,   Girifalco-Good-Fowkes-Young 모델