초소수성

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초소수성(Superhydrophobicity)은 물체 표면이 극도로 젖기 어려운 물리적 특성을 말합니다. 물과 잘 섞이는 성질을 친수성(hydrophilic), 물과 잘 섞이지 않는 성질을 소수성(hydrophobic)이라고 하는데, 초소수성은 소수성이 극대화된 현상입니다.
초소수성의 정의 및 원리:

• 정의: 일반적으로 물방울이 표면과 이루는 접촉각이 150° 이상일 때 초소수성이라고 합니다. 물방울이 표면에 거의 닿지 않고 둥근 형태를 유지하며 쉽게 굴러떨어집니다.
• 원리: 초소수성 표면은 미세한 나노/마이크로 구조로 이루어져 있어, 표면과 물방울 사이에 공기층이 형성됩니다. 이 공기층이 물방울이 표면에 닿는 면적을 최소화하여 물을 밀어내는 효과를 냅니다.
• 표면 거칠기: 미세한 돌기나 패턴이 표면적을 넓히고 공기를 가두는 역할을 합니다.
• 낮은 표면 에너지: 표면을 구성하는 물질 자체가 물을 밀어내는 성질을 가져야 합니다.

• 연잎 효과 (Lotus effect): 연잎 표면은 미세한 돌기와 왁스 성분으로 덮여 있어 물방울이 잎에 젖지 않고 굴러떨어지면서 먼지 등 오염물질을 함께 제거하는 자가 세정(Self-cleaning) 효과를 보입니다.
• 곤충: 일부 곤충의 날개나 다리도 초소수성 구조를 가지고 있어 물에 젖지 않고 생존에 유리하게 작용합니다.

• 자가 세정: 물만으로도 표면의 오염 물질을 쉽게 제거할 수 있어, 건물 외벽, 자동차 유리, 태양광 패널 등에 적용됩니다.
• 방수/발수 코팅: 섬유, 의류, 신발 등에 적용하여 물이 스며들지 않게 합니다.
• 결빙 방지: 항공기 날개, 전선 등에 적용하여 결빙으로 인한 사고를 예방합니다.
• 부식 방지: 금속 표면에 적용하여 부식을 막습니다.
• 유수 분리: 기름과 물을 분리하는 필터 등에 활용됩니다.
• 마찰 저항 감소: 선박 표면에 적용하여 항해 속도를 높입니다.
• 의료 분야: 혈액이 묻지 않는 의료 기기나 도구에 적용됩니다.

• 초소수성 코팅은 초소수성 물질로 만들어진 얇은 표면층입니다.
• 일반적으로 복합 재료로 만들어지며, 한 구성 요소는 거칠기를 제공하고 다른 구성 요소는 낮은 표면 에너지를 제공합니다.
• 소금, 실리콘 계열 고분자 물질 등을 활용한 친환경 발수 코팅 기술도 개발되고 있습니다.

• 내구성: 미세 구조가 손상되기 쉬워 초소수성이 오래 유지되기 어렵습니다.
• 제작 비용: 복잡한 공정이 필요하여 제작 비용이 높을 수 있습니다.
• 투명성: 일부 코팅 방식은 불투명하여 적용 분야가 제한될 수 있습니다.