화공기초실험 | 접촉각

 

 

 

접촉각

접촉각이란 고체 표면 위 액체 방울이 표면과 이루는 각을 접촉각이라 한다. 접촉각은 기체, 액체, 고체 간의 표면에너지가 열역학적 평형을 이루고 있을 때 형성되며, 고체 표면이 물리적, 화학적 성질이 균일할 경우, 같은 종류의 액체는 그 고체 표면 어디에 서나 동일한 접촉각을 가진다. 접촉각이 작을수록 표면은 친수성이고 접촉각이 클수록 표면은 소수성이다.

접촉각은 크게 정적 접촉각과 동적 접촉각으로 나뉜다. 정적 접촉 각은 액체 방울이 표면 위에 있으며 접촉선이 움직이지 않을 때, 즉 멈춰있을때 측정되는 각이다. 동적 접촉각은 접촉선이 움직이는 시점의 접촉각으로, 전진각과 후진각 으로 나누어진다. 본 실험에서는 정적 접촉각을 측정한다. 접촉각이 θ < 10° 이면 super-hydrophilic이고 10° < θ < 80°이면 normal-hydrophilic, 80° ≃ θ ≤ 120°이면 normal-hydrophobic 120° < θ 이면 super-hydrophobic이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Surface ware을 실행 한 뒤 프로그램 왼쪽 상단에 있는 카메라 버튼을 누르게 되면 카 메라를 통해 기판을 볼 수 있다.

 

2)  실험에 사용할 기판을 (PEN, 유리, SI) 잘 닦은 뒤 테이블에 올리고 테이블과 카메라를 움직여 초점을 맞춰준다.

 

3)  초점을 맞춘 뒤 setting의 motor control에 들어가서 주사 바늘이 카메라에 보일 때 까 지 내린 뒤 set home을 눌러 주사바늘의 시작 위치를 지정해 준다.

 

4)  그 다음 주사 바늘을 기판에 물방울이 맺힐 수 있을 위치까지 내린 뒤 set destination을 눌러 주사바늘이 내려올 마지막 위치를 지정해 준다. 그리고 apply를 눌러 주사바늘의 초 깃값을 저장한다.

 

5)  그 다음 operation의 static에 들어가 touch drop volume의 값을 5000으로 맞춰준 뒤 apply를 눌러 volume의 값을 저장한다.

 

6)  다시 static으로 들어가 toch drop을 눌러 실험을 진행한다.

 

7)  실험이 끝난 뒤 single 버튼을 누르면 물방울이 떨어지기 전 사진과 떨어진 후의 사진이 저장이 된다.

 

8)  저장된 사진을 가지고 D-base값을 4fps로 맞춘 뒤 이미지에 나와 있는 물방울에 4개의 점을 찍어 접촉각을 측정한다.

 

9)  접촉각을 측정한 뒤 tool에 들어가 Calculation Method를 Girifalco- Good-Fowkes-Young으로 바꿔준다.

 

10)  그 다음 Calculator에 들어가 Liquid Data를 Water[GEOMETRIC(2)]로 설정해 주고 Set Liquid를 누르면 물의 값이 설정이 된다.

 

11)  설정된 물의 값에 실험을 통하여 얻은 접촉각의 크기를 넣어주고 맨 밑의 Set Method 와 Set Angle을 누르게 되면 표면에너지의 값을 구할 수 있다.

 

 

 

[화공기초실험]접촉각 레포트