젖음

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

젖음은 액체가 고체 표면과 접촉할 때 나타나는 현상으로, 액체 방울이 표면에 퍼지는 정도를 의미한다. 접촉각은 젖음성을 나타내는 척도로, 액체가 고체 표면 위에서 열역학적 평형을 이룰 때 액체 면이 고체 면과 이루는 각도를 뜻한다. 접촉각이 90°보다 작으면 친수성, 90°보다 크면 소수성 표면으로 분류된다. 젖음은 부착, 확장, 침지 젖음의 세 가지 형태로 분류되며, 표면 장력, 접착력, 응집력 등의 상호 작용에 의해 결정된다. 젖음성은 표면 처리, 화학적 개질, 나노 구조 제어 등을 통해 조절할 수 있으며, 초소수성 및 초친수성 표면, 자기 세정, 방수 코팅 등 다양한 분야에 응용된다.

더 읽어볼만한 페이지

표면과학 - 흡착
흡착은 엔트로피 감소를 동반하는 발열 반응으로, 흡착질이 흡착제 표면에 달라붙는 현상이며, 랭뮤어 및 BET 등온식 등으로 모델링하여 실리카겔, 제올라이트, 활성탄 등 다양한 흡착제를 활용, 기체 및 액체 분리, 정제, 저장 등에 사용되며 미래에는 수소 저장, 탄소 포집 등 다양한 분야에서 중요성이 커질 것으로 예상된다.
표면과학 - 고니오미터
고니오미터는 각도 측정 기기로, 측량, 결정학, 표면 과학, 의학, 재활 치료 등 다양한 분야에서 활용되며, 현대에는 디지털 디스플레이, 레이저, GPS 등 기술과 융합되어 정확성과 사용 편의성이 향상되었다.
유체역학 - 양력
양력은 유체 속에서 물체가 받는 수직 방향의 힘이며, 받음각, 익형, 공기 밀도 등에 따라 달라지며 항공기 날개, 헬리콥터, 선박 프로펠러 등에서 활용된다.
유체역학 - 무인 항공기
무인 항공기는 조종사 없이 자율 또는 원격 조종으로 비행하는 동력 비행체로, 다양한 기준으로 분류되어 군사 및 민간용으로 활용되지만 안전 및 보안 위협, 사이버 공격, 악의적 사용 가능성 등의 문제점도 존재한다.

젖음
개요
정의	액체가 고체 표면과 접촉을 유지하는 능력.
관련 현상	흡착 모세관 현상
표면 에너지와 습윤성
습윤성	액체와 고체 사이의 표면 에너지 관계에 의해 결정됨.
표면 에너지	고체 표면 에너지가 높을수록 습윤성이 좋음. 액체 표면 장력이 낮을수록 습윤성이 좋음.
산소 공석	산화 아연 표면의 습윤성에 영향을 미침.
접촉각
정의	액체 방울이 고체 표면과 이루는 각도.
완전 습윤	접촉각이 0도에 가까울 때.
부분 습윤	접촉각이 0도와 180도 사이에 있을 때.
비습윤	접촉각이 90도보다 클 때.
완전 비습윤	접촉각이 180도에 가까울 때.
응용 분야
산업	접착제 코팅 인쇄
농업	농약 분사
일상생활	세제
추가 정보
투명성	그래핀은 습윤 투명성을 나타냄.
제어	표면의 광화학적 고정을 통해 습윤성을 제어할 수 있음.

2. 접촉각의 정의 및 기본 원리

고체 표면이 액체 및 기체와 접촉할 때, 이 세 상이 접촉하는 경계선에서 액체 면이 고체 면과 이루는 각도를 '''접촉각'''(contact angle)이라고 하며^[56], 접촉각이 90° 이하인 상태를 '''젖음'''이라고 한다^[57]。또한, 접촉각이 작은 성질을 '''친수성''', 큰 성질을 '''소수성'''이라고 한다. 특히 소수성, 친수성이 강한 성질을 '''초소수성''', '''초친수성'''이라고 한다.

일반적으로 원자 결합이 강하고 안정적인 물질은 표면 에너지가 작고 활성이 낮기 때문에 산화 등의 반응도 일어나기 어렵다. 또한, 표면에 광택이 있는 고체는 그렇지 않은 것에 비해 접촉각이 커지는 경향이 있다.

토마스 영이 제시한 접촉각과 표면 장력의 관계식은 다음과 같으며, 이를 '''영의 식'''이라고 한다^[58]。

:

\gamma_\mathrm{LG} \cos\theta + \gamma_\mathrm{SL} = \gamma_\mathrm{SG}

θ：접촉각
γ_LG：액체-기체 계면에 작용하는 표면 장력
γ_SL：고체-액체 계면에 작용하는 표면 장력
γ_SG：고체-기체 계면에 작용하는 표면 장력

이 식은 액체 방울 가장자리에서 세 종류의 표면 장력이 균형을 이룬다는 점을 고려하여 유도된다.

2. 1. 접착력과 응집력

접착력은 액체와 고체 사이에서 액체 방울이 표면에 퍼지게 하는 힘이다. 반면 액체 내부의 응집력은 방울이 뭉쳐 표면과의 접촉을 피하게 하는 힘이다. 접촉각(θ)은 액체-증기 계면이 고체-액체 계면과 만나는 각도로, 접착력과 응집력 사이의 균형에 의해 결정된다.^[7]^[8] 평평한 고체 표면에 방울이 퍼지려는 경향이 증가할수록 접촉각은 감소하며, 이는 젖음성이 증가함을 의미한다.

90° 미만의 접촉각(낮은 접촉각)은 일반적으로 표면의 젖음이 매우 유리하며, 유체가 표면의 넓은 영역에 퍼짐을 나타낸다. 90°보다 큰 접촉각(높은 접촉각)은 젖음이 불리하여 유체가 표면과의 접촉을 최소화하고 둥근 액체 방울을 형성하는 경향을 보인다.

물의 경우, 젖을 수 있는 표면은 친수성, 젖을 수 없는 표면은 소수성이라고 한다. 초소수성 표면은 150°보다 큰 접촉각을 가지며, "연꽃 효과"라고도 불린다. 물이 아닌 액체의 경우, 낮은 접촉각은 친액성, 높은 접촉각은 소액성이라고 한다. 화학적 극성과 무극성 액체에는 친극성 및 소극성이라는 용어가 사용된다.^[9]

접촉각에 따른 젖음성 및 상호작용^[9]
접촉각	젖음 정도	고체-액체 상호작용	액체-액체 상호작용
θ = 0°	완전 젖음	강함	약함
0° < θ < 90°	높은 젖음성	강함	강함
90° ≤ θ < 180°	낮은 젖음성	약함	강함
θ = 180°	비젖음성	약함	강함

2. 2. 표면 장력과 젖음성

접착력은 액체와 고체 사이에서 액체 방울이 표면에 퍼지게 하는 힘이고, 응집력은 액체 내부에서 방울이 뭉쳐 표면과의 접촉을 피하게 하는 힘이다. 표면 장력은 액체 표면적을 최소화하려는 경향으로, 액체-기체 계면에서 작용하는 힘이다.

접촉각 (θ)은 액체-증기 계면이 고체-액체 계면과 만나는 각도로, 접착력과 응집력 사이의 균형에 의해 결정된다. 평평한 고체 표면에 방울이 퍼지려는 경향이 증가함에 따라 접촉각은 감소하며, 이는 젖음성의 역수를 나타낸다.^[7]^[8]

90° 미만의 접촉각(낮은 접촉각)은 표면의 젖음이 매우 유리하며, 유체가 표면의 넓은 영역에 퍼짐을 의미한다. 90°보다 큰 접촉각(높은 접촉각)은 표면의 젖음이 불리하여 유체가 표면과의 접촉을 최소화하고 둥근 액체 방울을 형성함을 의미한다.

그림 2: 서로 다른 유체의 젖음: ''A''는 젖음성이 매우 적은 유체를 보여주고, ''C''는 젖음성이 더 많은 유체를 보여준다. ''A''는 큰 접촉각을 가지고, ''C''는 작은 접촉각을 가진다.

물의 경우, 젖을 수 있는 표면은 친수성, 젖을 수 없는 표면은 소수성이라고 한다. 초소수성 표면은 150°보다 큰 접촉각을 가지며, 액체 방울과 표면 사이의 접촉이 거의 없다. ("연꽃 효과")^[9]

그림 2	접촉각	젖음 정도	상호 작용 강도
그림 2	접촉각	젖음 정도	고체-액체	액체-액체
S	θ = 0	완전 젖음	강함	약함
C	0 < θ < 90°	높은 젖음성	강함	강함
C	0 < θ < 90°	높은 젖음성	약함	약함
B	90° ≤ θ < 180°	낮은 젖음성	약함	강함
A	θ = 180°	비젖음성	약함	강함

고체의 표면 장력이 액체의 표면 장력보다 크면 액체는 고체 표면에 넓게 퍼지며 (높은 젖음성), 반대의 경우에는 액체가 뭉쳐 방울 형태를 유지한다 (낮은 젖음성).

고체 표면은 전통적으로 고에너지와 저에너지 고체로 구분된다. 금속, 유리, 세라믹과 같은 고에너지 고체는 강한 화학 결합(공유 결합, 이온 결합, 금속 결합)으로 유지되어 파괴에 많은 에너지가 필요하다. 반면, 플루오로카본, 탄화수소 등과 같은 저에너지 고체는 약한 반 데르 발스 힘, 수소 결합 등의 물리적 힘으로 유지되어 파괴에 적은 에너지가 필요하다.^[10]^[11]

3. 이상적인 고체 표면에서의 접촉각

이상적인 표면은 평평하고, 단단하며, 완벽하게 매끄럽고, 화학적으로 균일하며, 접촉각 이력 현상이 없다. 접촉각 이력 현상이 0이라는 것은 전진 및 후퇴 접촉각이 같다는 것을 의미한다. 즉, 열역학적으로 안정적인 접촉각이 하나만 존재한다. 액체 방울이 그러한 표면에 놓이면 특징적인 접촉각이 형성된다. 또한, 이상적인 표면에서 방울은 방해를 받으면 원래 형태로 돌아간다.^[9]^[13]

3. 1. 영의 방정식 (Young's equation)

이상적인 표면에서 접촉각은 토마스 영이 제시한 영의 방정식으로 설명할 수 있다. 영의 방정식은 고체, 액체, 기체 세 상 사이의 표면 장력(γ) 균형을 나타낸다.^[15]^[16]

:

\gamma_{SG} = \gamma_{SL} + \gamma_{LG}\cos\left(\theta\right)

^[16]

이 방정식은 세 가지 표면 에너지에 대한 정보를 통해 고체 표면 위 액체 방울의 접촉각을 예측한다. "기체" 상이 첫 번째 "액체" 상의 방울과 혼합되지 않는 다른 액체인 경우에도 적용된다.^[15]

영의 식은 액적 가장자리에서 세 종류의 표면 장력 균형을 고려하여 유도된다.^[58]

θ：접촉각
γ_LG：액체・기체 계면에 작용하는 표면 장력
γ_SL：고체・액체 계면에 작용하는 표면 장력
γ_SG：고체・기체 계면에 작용하는 표면 장력

4. 실제 고체 표면에서의 접촉각

실제 고체 표면은 이상적인 표면과 달리 완벽하게 매끄럽거나 균일하지 않다. 이러한 표면의 불완전성은 거칠기, 화학적 불균일성, 표면 변형 등을 포함하며, 이는 접촉각 이력 현상을 야기한다.^[30] 접촉각 이력 현상은 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차이로 정의된다.

4. 1. 접촉각 이력 현상 (Contact angle hysteresis)

이상적인 표면과 달리 실제 표면은 완벽하게 매끄럽거나, 단단하거나, 화학적으로 균일하지 않다. 이러한 이상적인 상태에서 벗어나는 현상을 접촉각 히스테리시스라고 부르며, 이는 전진 접촉각(θ_a)과 후퇴 접촉각(θ_r)의 차이로 정의된다.^[30]

:

\text{H} = \,\theta_{a} - \,\theta_{r}

접촉각이 전진 및 후퇴 각 사이에 있을 때, 접촉선은 고정된 것으로 간주되며 접촉각 히스테리시스 거동이 관찰될 수 있다. 이러한 값을 초과하면, 그림 3과 같이 접촉선이 이동하면서 액적이 팽창하거나 수축한다.^[31] 그림 6은 전진 및 후퇴 접촉각을 보여준다. 전진 접촉각은 최대 안정 각도이며, 후퇴 접촉각은 최소 안정 각도이다. 접촉각 히스테리시스는 비이상적인 고체에서 여러 가지 열역학적으로 안정한 접촉각이 발견되기 때문에 발생한다. 이렇게 다양한 열역학적으로 안정한 접촉각은 준안정 상태로 알려져 있다.^[1]

액적이 유동할 때의 접촉각은 정지해 있을 때와 다른 값을 나타낸다. 액체가 젖어 퍼질 때 접촉각은 최대(전진 접촉각)가 되고, 반대로 액체가 수축할 때 최소(후퇴 접촉각)가 된다. 이 전진각과 후퇴각의 차이를 '''접촉각 이력 현상'''이라고 한다.^[59]

전진 및 후퇴 접촉각을 포함하는 상 경계의 움직임은 동적 습윤으로 알려져 있다. 동적 및 정적 습윤 각도 간의 차이는 모세관 수에 비례한다. 접촉선이 전진하여 액체로 표면을 더 많이 덮으면 접촉각이 증가하며 일반적으로 접촉선의 속도와 관련이 있다.^[31]^[32]

4. 2. 표면 거칠기의 영향: Wenzel 모델과 Cassie-Baxter 모델

표면 거칠기는 접촉각에 큰 영향을 미친다.

벤젤(Wenzel) 모델: 균일하게 거친 표면에서 액체가 표면의 모든 굴곡을 따라 완전히 젖는 경우를 설명한다.^[35] 벤젤 모델은 거친 표면에서의 접촉각( $\theta^*$ )을 다음 방정식으로 정의한다:^[36]

:

\cos\,\left(\theta^*\right) = r \cos\,\left(\theta\right)

여기서

\theta

는 이상적인 평평한 표면에서의 접촉각이고, r은 거칠기 비 (고체 표면의 실제 면적과 겉보기 면적의 비율)이다. 벤젤 방정식은 거친 표면의 접촉각이 고유 접촉각과 다르다는 것을 보여주지만, 접촉각 이력 현상은 설명하지 않는다.^[36]

캐시-백스터(Cassie-Baxter) 모델: 불균일하게 거친 표면에서 액체가 표면 굴곡의 일부에만 젖고, 나머지 부분에는 공기가 갇히는 경우를 설명한다. 캐시-백스터 방정식은 다음과 같다:

:

\cos\,\left(\theta^*\right) = r_f\,f \,\cos\,\left(\theta_\text{Y}\right) + f - 1

여기서

\theta^*

는 겉보기 접촉각, ''r_f''는 젖은 표면적의 거칠기 비율, ''f''는 액체에 의해 젖은 고체 표면적의 비율,

\theta_\text{Y}

는 접촉각이다. ''f'' = 1이고 ''r_f = r''일 때, 캐시-백스터 방정식은 벤젤 방정식이 된다.

표면 거칠기의 다양한 비율이 있는 경우, 총 표면적의 각 비율은

f_i

로 표시되며, 모든

f_i

의 합은 1이다. 이때 캐시-백스터 방정식은 다음과 같이 다시 표현될 수 있다:^[37]

:

\gamma\cos\,\left(\theta^*\right) = \sum_{n=1}^N f_i\left(\gamma_\text{i,sv} - \gamma_\text{i,sl}\right)

여기서

\gamma

는 액체와 증기 사이의 캐시-백스터 표면 장력,

\gamma_{i,sv}

는 각 성분의 고체-증기 표면 장력,

\gamma_{i,sl}

은 각 성분의 고체-액체 표면 장력이다.

액체 방울 아래에 작은 공기 주머니가 만들어지는 경우 (2성분 시스템), 방정식은 다음과 같이 표현된다:^[37]

:

\gamma\cos\,\left(\theta^*\right) = f_1\left(\gamma_\text{1,sv} - \gamma_\text{1,sl}\right) - \left(1 - f_1\right)\gamma

이 경우, 두 번째 표면 장력 성분에서는 고체와 증기 사이의 표면 장력이 없는데, 이는 노출된 공기 표면이 방울 아래에 있으며 시스템의 유일한 다른 기판이라는 가정 때문이다.

벤젤 시스템과 캐시-백스터 시스템의 표면 특성에 관한 실험 결과는 영 각도가 180°에서 90° 사이일 때 고정 효과를 보였으며, 이는 캐시-백스터 모델에 속하는 영역이다. 그 후, 방울이 표면을 적시지만 방울 가장자리를 넘지 않는 벤젤 체제로의 급격한 전환이 발견되었다.^[38]^[39]

5. 젖음의 종류

젖음은 크게 부착 젖음, 확장 젖음, 침지 젖음으로 분류할 수 있다.^[60]

'''부착 젖음'''은 큰 고체에 소량의 액체가 접촉하는 현상이다.
'''확장 젖음'''은 액체가 고체 표면에 퍼져나가는 현상이다.
'''침지 젖음'''은 고체 전체가 액체에 잠겨 젖는 현상이다.

부착 젖음은 0° < θ < 180°, 확장 젖음은 θ = 0°, 침지 젖음은 0° < θ < 90°에서 일어난다.

5. 1. 부착 젖음 (Adhesion wetting)

큰 고체에 소량의 액체가 접촉하는 것을 부착 젖음이라고 한다. 액체가 일정한 형태를 유지하고 있는 상태에서 고체와 액체를 떼어내는 데 필요한 일은,

:

W_a=\gamma_\mathrm{SG}+\gamma_\mathrm{LG}-\gamma_\mathrm{SL}

이다. 이 식은 '''듀프레의 식'''^[61]이라고 불리며,

W_a

를 '''부착 일'''이라고 한다.

영의 식을 부착 일의 식에 대입하면,

:

W_a=\gamma_\mathrm{LG}(\cos\theta+1)

이 되므로, 부착 젖음은 0° < θ < 180°에서 일어난다.

Girifalco와 Good은 뒤프레의 식의 부착 일에 대해 고체와 액체 각 표면 장력의 기하 평균으로 나타낸다고 했다^[62]:

:

W_a=2\Phi\sqrt{\gamma_{SG} \gamma_{LG}}

여기서

\Phi

는 보정 계수이다.

5. 2. 확장 젖음 (Spreading wetting)

액체가 고체 표면에 퍼져나가는 것을 확장 젖음이라고 한다. 액체가 젖어 퍼져있는 상태에서 젖지 않은 상태로 만드는 데 필요한 일은 다음과 같다.^[61]

:W_s^영어 = γ_SG - γ_LG - γ_SL

W_s^영어를 '''확장 일''' 또는 '''확장 계수'''라고 한다. W_s^영어 > 0 이면 액체는 표면 에너지를 줄이기 위해 무한히 젖어 퍼지고, W_s^영어 < 0 이면 어떤 접촉각을 이루어 불완전한 젖음 상태가 된다.^[61]

5. 3. 침지 젖음 (Immersion wetting)

고체 전체가 액체에 잠겨 젖는 것을 침지 젖음이라고 한다.^[60] 고체가 액체에 잠겨있는 상태에서 액체를 제거하는 데 필요한 일은,

:

W_w=\gamma_\mathrm{SG}-\gamma_\mathrm{SL}

:이며,

W_w

를 '''침지 일'''이라고 한다.

침지 일(

W_w=\gamma_\mathrm{LG}\cos\theta

)은 0° < θ < 90°에서 일어난다.

6. 젖음성의 응용

페로센은 산화환원 활성 유기금속 화합물로, 다양한 단량체에 통합되어 표면에 부착될 수 있는 고분자를 만드는 데 사용될 수 있다.^[47] 비닐페로센(페로세닐에텐)은 비티히 반응^[48]을 통해 제조된 후 중합되어 폴리스티렌의 구조적 유사체인 폴리비닐페로센(PVFc)을 형성할 수 있다. 또 다른 고분자로는 폴리( 페로센카르복실레이트), PFcMA가 있다. PVFc와 PFcMA는 모두 실리카 웨이퍼에 부착되었으며, 고분자 사슬이 비전하 상태일 때와 페로센 잔기가 산화되어 양전하 그룹을 생성할 때의 습윤성이 측정되었다. PFcMA 코팅 웨이퍼의 물과의 접촉각은 산화 후 70° 감소했고, PVFc는 30° 감소했으며, 이러한 습윤성 변화는 가역적인 것으로 나타났다. PFcMA의 경우, 더 많은 페로센 그룹(및 더 큰 몰 질량)을 가진 더 긴 사슬이 접촉각을 더 크게 감소시킨다는 사실이 밝혀졌다.^[1]^[50]

6. 1. 초소수성 표면 (Superhydrophobic surface)

연꽃잎은 무작위로 거친 표면과 낮은 접촉각 이력 현상을 가지고 있어, 물방울이 미세 구조 사이의 공간을 적시지 못하고 공기가 갇히게 된다. 이로 인해 공기와 고체로 구성된 이종 표면이 형성되고, 물과 고체 표면 사이의 부착력이 매우 낮아져 물이 쉽게 굴러 떨어진다. 이러한 현상을 "자가 세척 표면" 현상이라고도 한다.

반면, 장미 꽃잎은 미세 및 나노 구조의 계층 구조를 가지고 있다. 각 꽃잎 표면에는 미세 유두가 있고, 각 유두에는 다시 많은 나노 주름이 있다. 이러한 구조 덕분에 장미 꽃잎은 높은 초소수성(접촉각 약 152.4°)을 가지지만, 물과 표면 사이의 부착력이 높아 물방울이 구형을 유지하면서도 꽃잎에서 떨어지지 않는다. 이를 "꽃잎 효과"라고 한다.

연꽃잎과 장미 꽃잎의 미세 구조 크기 차이로 인해 액체 필름의 침투 여부가 달라진다. 연꽃잎의 미세 구조는 액체 필름의 침투를 막지만, 장미 꽃잎의 더 큰 규모의 구조는 액체가 침투할 수 있도록 한다. 이를 카시 침투 습윤 체제라고 한다. 액체가 더 큰 규모의 홈을 적실 수 있기 때문에 물과 고체 사이의 부착력이 매우 높아진다. 따라서 꽃잎을 기울이거나 뒤집어도 물방울이 떨어지지 않는다. 그러나 물방울의 부피가 10μL보다 커지면 무게와 표면 장력 사이의 균형이 깨져 이 효과는 나타나지 않는다.^[42]

연꽃 잎 표면에 묻은 물은 둥글게 뭉쳐 물방울이 되어, 오염 물질을 떼어내면서 굴러 떨어진다. 이러한 자정 효과를 '''연꽃 효과'''라고 한다. 연꽃 잎은 왁스 성분의 보호막과 더불어 표면의 미세한 요철 구조를 통해 젖기 어려운 성질을 더욱 강화하여 초발수 표면을 만든다. 연꽃 효과는 발수 코팅 기술에 응용되고 있다.

6. 2. 초친수성 표면 (Superhydrophilic surface)

Superhydrophilic surface^영어는 물과의 접촉각이 0°에 가까운 표면으로, 김서림 방지(Anti-fogging), 오염 방지(Anti-fouling) 등의 특성을 가진다. 유리, 렌즈, 의료기기 등 다양한 분야에서 활용된다.

6. 3. 젖음성 조절 기술

표면 처리, 화학적 개질, 나노 구조 제어 등 여러 가지 방법으로 젖음성을 조절할 수 있다.

표면 처리: 플라즈마 처리, 코팅 등으로 표면 에너지를 변화시켜 젖음성을 조절한다.
화학적 개질: 계면활성제나 고분자를 이용해 표면의 화학적 조성을 변화시켜 젖음성을 조절한다. 예를 들어 페로센 기반 고분자를 이용할 수 있다.^[1]
나노 구조 제어: 나노 구조, 마이크로/나노 이중 구조 등을 형성하여 표면 거칠기를 조절하고, 이를 통해 젖음성을 제어한다.
산소 공극: 희토류 산화물 표면의 산소 공극은 젖음성에 영향을 미치며, 특히 해리 흡착을 촉진하여 소수성을 향상시킨다.^[53]

7. 젖음성 연구의 최신 동향 (대한민국 중심)

대한민국에서는 젖음성 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 특히 반도체, 디스플레이, 에너지/환경, 바이오/의료 분야에서 주목할 만한 성과가 나타나고 있다.

7. 1. 반도체 산업

젖음 상호 작용은 다양한 응용 분야에서 매우 중요하므로, 특정 결정학적 배향을 갖는 다양한 재료 표면의 젖음 거동을 물 또는 다른 흡착물과 관련하여 예측하고 비교하는 것이 종종 필요하다. 이는 분자 역학 및 밀도 범함수 이론(DFT)과 같은 도구를 사용하여 원자 수준에서 수행할 수 있다.^[27]^[28] DFT와 같은 ''ab initio'' 접근 방식을 통한 젖음의 이론적 예측에서는, 얼음이 일반적으로 물을 대체한다. 이는 DFT 계산이 일반적으로 원자의 열적 움직임이 0인 조건을 가정하여 수행되기 때문이다. 즉, 시뮬레이션이 절대 영도에서 수행된다는 의미이다. 이러한 단순화는 그럼에도 불구하고 현실적인 조건에서의 물 흡착과 관련이 있는 결과를 산출하며, 젖음의 이론적 시뮬레이션을 위해 얼음을 사용하는 것은 흔한 일이다.^[29]

7. 2. 디스플레이 산업

페로센은 다양한 단량체에 통합되어 표면에 부착될 수 있는 고분자를 만드는 데 사용될 수 있는 산화환원 활성 유기금속 화합물이다.^[47] 비닐페로센(페로세닐에텐)은 비티히 반응^[48]에 의해 제조된 후 중합되어 폴리스티렌의 구조적 유사체인 폴리비닐페로센(PVFc)을 형성할 수 있다. 형성될 수 있는 또 다른 고분자는 폴리(페로센카르복실레이트)(PFcMA)이다. PVFc와 PFcMA는 모두 실리카 웨이퍼에 부착되었으며 고분자 사슬이 비전하 상태일 때와 페로센 잔기가 산화되어 양전하 그룹을 생성할 때의 습윤성이 측정되었다.^[49] PFcMA 코팅 웨이퍼의 물과의 접촉각은 산화 후 70° 감소했고, PVFc의 경우 30° 감소했으며, 습윤성의 변화는 가역적인 것으로 나타났다. PFcMA의 경우, 더 많은 페로센 그룹(및 더 큰 몰 질량)을 가진 더 긴 사슬의 효과가 조사되었으며, 더 긴 사슬이 접촉각을 상당히 더 많이 감소시킨다는 것을 발견했다.^[1]^[50]

7. 3. 에너지/환경 산업

희토류 산화물은 고유한 소수성을 나타내므로 열적으로 안정적인 열교환기 및 고온 소수성과 관련된 기타 응용 분야에 사용될 수 있다.^[51] 산화세륨 또는 기타 희토류 산화물 표면의 산소 공극은 표면 젖음성을 제어하는 데 중요한 역할을 한다. 산화물 표면에서의 흡착은 H₂O 분자가 종결된 표면에 그대로 남아 있는 분자 흡착 또는 OH와 H가 고체 표면에 개별적으로 흡착되는 해리 흡착으로 발생할 수 있다.^[52] 산소 공극은 일반적으로 소수성을 향상시키는 동시에 해리 흡착을 촉진하는 것으로 밝혀졌다.^[53]

7. 4. 바이오/의료 산업

Biomedical applications^영어

의료용 임플란트, 진단 키트, 약물 전달 시스템 등 바이오/의료 분야에서도 젖음성 조절 기술이 활용되고 있다. 국내 연구진들은 생체 적합성이 우수한 초소수성/초친수성 표면을 개발하여 의료기기의 성능을 향상시키고, 감염 위험을 줄이는 연구를 진행하고 있다.

참조

_[1] 논문 Photochemical Immobilization of Polymers on a Surface: Controlling Film Thickness and Wettability https://onlinelibrar[...] 2017
_[2] 논문 Fundamental issues of reactive wetting by liquid metals https://hal.archives[...]
_[3] 논문 The effect of oxygen vacancies on water wettability of a ZnO surface
_[4] 서적 Bio-aggregates Based Building Materials: State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 236-BBM https://books.google[...] Springer 2017-03-05
_[5] 논문 Wetting transparency of graphene https://homepages.rp[...]
_[6] 논문 Switching stiction and adhesion of a liquid on a solid https://www.physik.u[...]
_[7] 논문 Constitutive relations in the wetting of low energy surfaces and the theory of the retraction method of preparing monolayers
_[8] 논문 Wetting of wood 1997
_[9] 서적 Wettability at high temperatures Pergamon
_[10] 서적 Modern Approaches to Wettability. Theory and Applications Plenum Press
_[11] 논문 Wetting: statics and dynamics https://www.physics.[...]
_[12] 논문 Control of Surface Wettability Using Tripodal Light-Activated Molecular Motors
_[13] 서적 Wettability Marcel Dekker, Inc.
_[14] 서적 Molecular Theory of Capillarity Clarendon Press
_[15] 논문 An Essay on the Cohesion of Fluids https://upload.wikim[...]
_[16] 논문 Wetting of rough surfaces
_[17] 논문 Line energy and the relation between advancing, receding and Young contact angles
_[18] 논문 Young-Dupre Revisited 1995
_[19] 서적 Théorie mécanique de la chaleur https://archive.org/[...] Gauthier-Villars 1869-01-01
_[20] 뉴스 Contact Angle Spreading Coefficient http://www.ramehart.[...] ramé-hart 2016-01-06
_[21] 서적 The collected works / of J. W. Gibbs,... https://gallica.bnf.[...] 1928
_[22] 논문 Evaluation of three methods of static contact angle measurements for TiO 2 nanofluid droplets during evaporation 2022-06
_[23] 논문 Line Tension and the Intrinsic Contact Angle in Solid–Liquid–Fluid Systems https://linkinghub.e[...] 1997-02
_[24] 논문 Line Energy and the Relation between Advancing, Receding, and Young Contact Angles https://pubs.acs.org[...] 2004-08-01
_[25] 논문 Relationship between contact angle and contact line radius for micro to atto [10−6 to 10−18] liter size oil droplets https://linkinghub.e[...] 2017-12
_[26] 논문 A generalized variational approach for predicting contact angles of sessile nano-droplets on both flat and curved surfaces https://linkinghub.e[...] 2019-05
_[27] 논문 Molecular dynamics simulation of wetting behaviors of Li on W surfaces
_[28] 논문 Edge wetting effects of γ-Al2O3 and anatase-TiO2 supports by MoS2 and CoMoS active phases: A DFT study
_[29] 간행물 Hydrophobicity of low index CeO2 planes https://hal.archives[...] Applied Surface Science, Elsevier 2019
_[30] 논문 Contact angle, wetting, and adhesion: a critical review
_[31] 논문 Dynamic contact angle hysteresis in liquid bridges
_[32] 서적 Soft Interfaces Cambridge University Press
_[33] 논문 Wetting of Hydrophobic Rough Surfaces: To be heterogeneous or not to be
_[34] 논문 Evaporation of Droplets on Superhydrophobic Surfaces: Surface Roughness and Small Droplet Size Effects https://pdfs.semanti[...]
_[35] 논문 Resistance of solid surfaces to wetting by water.
_[36] 서적 Capillarity and Wetting Phenomena Springer New York 2004
_[37] 논문 The rigorous derivation of Young, Cassie–Baxter and Wenzel equations and the analysis of the contact angle hysteresis phenomenon https://www.research[...]
_[38] 논문 Young, Boruvka–Neumann, Wenzel and Cassie–Baxter equations as the transversality conditions for the variational problem of wetting http://www.sciencedi[...] 2009-08-05
_[39] 논문 Variational framework for defining contact angles: a general thermodynamic approach 2020-01-17
_[40] 논문 Why does the Cassie–Baxter equation apply? https://vdocuments.m[...]
_[41] 논문 Petal Effect: A Superhydrophobic State with High Adhesive Force
_[42] 논문 Duty cycle dependent chemical structure and wettability of RF pulsed plasma copolymers of acrylic acid and octafluorocyclobutane
_[43] 논문 Wetting transitions on textured hydrophilic surfaces http://phys.ocha.ac.[...]
_[44] 논문 Wetting of Textured Surfaces http://www.pmmh.espc[...] 2011-12-17
_[45] 논문 Simple Approach for Spreading Dynamics of Polymeric Fluids
_[46] 논문 Kinetics of wetting and spreading by aqueous surfactant solutions
_[47] 논문 Chemical Redox Agents for Organometallic Chemistry https://www.chem.uci[...]
_[48] 논문 Solvent-free synthesis of ferrocenylethene derivatives
_[49] 논문 Polymers with pendant ferrocenes
_[50] 논문 Ferrocene Polymers for Switchable Surface Wettability
_[51] 뉴스 Rare-Earth Oxides Are Naturally Hydrophobic https://cen.acs.org/[...] 2013-01-28
_[52] 논문 Theoretical insights into the hydrophobicity of low index CeO₂ surfaces
_[53] 논문 Role of Oxygen Vacancy on the Hydrophobic Behavior of TiO₂ Nanorods on Chemically Etched Si Pyramids
_[54] 서적 物理学辞典培風館 2005-09-30
_[55] 서적 「非破壊検査」基礎のきそ日刊工業新聞社 2011-04-26
_[56] 문서 物理学辞典
_[57] 문서 基礎のきそ
_[58] 서적 物理化学丸善
_[59] 서적 微細構造から考える表面機能工業調査会
_[60] 서적 濡れ、その基礎とものづくりへの応用産業図書株式会社 2011-07-25
_[61] 서적 固体表面の濡れ性共立出版
_[62] 서적 表面張力の理解のために高分子刊行会
_[63] 서적 固体表面の濡れ制御内田老鶴圃
_[64] 문서 Wetting transparency of graphene
_[65] 문서 2010
_[66] 웹사이트 Han Hu, Hai-Feng Ji, and Ying Sun, Phys http://pubs.rsc.org/[...]

본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com