접촉각 측정장치 설명서

 

접촉각(Contact Angle)이란 액체와 기체가 고체표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 이루는 각을 일컫는 말입니다. 접촉각은 고체표면의 젖음성을 나타내며, 고체 표면 위에 형성된 정형화된 액체방울(Sessile)에 의해 측정할 수 있습니다. 접촉각과 표면에너지는 상반된 값을 보이는데, 접촉각이 낮으면 높은 표면에너지를, 접촉각이 높으면 낮은 표면에너지를 나타냅니다.

 

1. 접촉각

 접촉각은 고체, 액체 및 기체의 세 가지 물질 간의 에너지를 정량화하는 방정식으로 설명할 수 있습니다. 이 방정식은 고체 표면에 침착된 액체 방울이 평형 상태에 도달할 때 접촉각을 구하는 데 사용됩니다.

2.장치의 구성

접촉각 측정장치는 액체 방울이 고체 표면에 형성되는 과정을 관찰하고, 방울이 고체 표면에 도달했을 때의 접촉각을 측정하는 장비입니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

 

1.시료대(Sample Stage): 고체 시료를 놓는 곳으로, 위치 조정이 가능합니다.

2.주사기(Syringe): 액체 방울을 형성하는 데 사용됩니다.

3.광원(Light Source): 시료를 비추어 명확한 이미지를 얻도록 도와줍니다.

4.카메라(Camera): 액체 방울의 형성과 접촉각을 기록합니다.

5.소프트웨어(Software): 이미지를 분석하여 접촉각을 계산합니다

 

3.2 장치 동작 원리

 

1.액체 방울 형성: 주사기를 통해 고체 표면에 작은 액체 방울을 형성합니다.

2.이미지 캡처: 카메라가 액체 방울의 측면 이미지를 촬영합니다.

3.이미지 분석: 소프트웨어가 방울의 형태와 고체 표면과의 접촉점을 분석하여 접촉각을 계산합니다.

 

4. 접촉각 측정 절차

 

1.시료 준비: 고체 표면을 깨끗이 닦고 시료대에 고정합니다.

2.액체 방울 형성: 주사기를 이용하여 고체 표면에 액체 방울을 한 방울 떨어뜨립니다.

3.이미지 촬영: 광원을 켜고 카메라로 방울의 이미지를 촬영합니다.

4.데이터 분석: 촬영된 이미지를 소프트웨어에 입력하여 접촉각을 계산합니다.

 

5. 결과 해석

 

측정된 접촉각은 고체 표면의 젖음성 및 표면 에너지와 직접적으로 관련이 있습니다. 접촉각이 낮을수록 표면 에너지가 높고, 고체 표면이 액체를 잘 적시게 됩니다. 반대로, 접촉각이 높을수록 표면 에너지가 낮으며, 고체 표면이 액체를 적시지 않게 됩니다.

 

6. 결론

 

접촉각 측정은 고체 표면의 젖음성을 평가하고 표면 에너지를 이해하는 데 중요한 방법입니다. 접촉각 측정장치는 고체 표면과 액체의 상호작용을 정확히 분석하여 다양한 분야에서 응용될 수 있습니다. 이 장치의 올바른 사용과 데이터 해석을 통해 재료 과학, 코팅 기술 및 표면 처리 분야에서 중요한 통찰을 얻을 수 있습니다.

장치 비용; 수동:  약 천  ~ 2천만원

                  자동;  약 2천 ~ 4천 만원