세실 드롭 기법

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sessile drop 기법은 고체 표면 에너지의 특성화에 사용되는 방법이며, 경우에 따라서는 액체 표면 에너지의 측면도 있다.방법의 주요 전제는 알려진 표면 에너지를 가진 액체 방울을 놓음으로써, 방울의 모양, 특히 접촉각, 액체의 알려진 표면 에너지는 고체 샘플의 표면 에너지를 계산하는 데 사용할 수 있는 매개변수라는 것이다.이러한 실험에 사용되는 액체를 프로브 액체로 칭하며 여러 개의 다른 프로브 액체를 사용해야 한다.

프로브액체

표면 에너지는 면적당 줄의 단위로 측정되며, 이는 액체에서 표면 장력에 해당하는 경우 미터당 뉴턴으로 측정된다.액체의 전반적인 표면 장력/에너지는 텐시계를 사용하거나 펜던트 낙하 방법과 최대 버블 압력 방법을 사용하여 다양한 방법으로 획득할 수 있다.

프로브 액체와 고체 표면의 인터페이스에서 인터페이스 장력은 분자간 힘의 다른 타입의 결과로 추가적으로 볼 수 있다.이와 같이, 표면 에너지는 분산에 의한 표면 에너지(반 데르 발스 힘, 수소 결합, 극성 상호작용, 산성/베이스 상호작용 등)와 같이, 이를 일으키는 다양한 상호작용에 따라 세분될 수 있다.Sessile drop 기법에서는 그러한 상호작용 중 일부가 불가능한 것으로 알려진 액체를 사용하는 것이 종종 유용하다(표 1 참조).예를 들어, 모든 직선 알칸의 표면 장력은 완전히 분산되어 있으며, 다른 모든 성분은 0이라고 한다.이것은 특정한 경우에 변수를 없애고 이러한 액체를 필수적인 시험 재료로 만들기 때문에 대수적으로 유용하다.

고체와 액체에 대한 전체 표면 에너지는 전통적으로 고려된 구성 요소의 합으로 가정된다.예를 들어, 분산 상호작용과 극성 상호작용의 기여도에 표면 에너지를 세분화하는 방정식은 다음과 같다.

${\displaystyle \sigma _{\rm {S}=\sigma _{\rm {S}^{\rm {D}+\sigma _{\rm{S}^{\rm {p}}}}}}$

${\displaystyle \sigma _{\rm {L}=\sigma _{\rm {L}^{\rm {D}+\sigma _{\rm{L}^{\rm {p}}}}}}$

여기서 σ은_S 고체의 총 표면 에너지, σ은_S^D_S^P 고체 표면 에너지의 분산 및 극성 구성 요소, σ은_L 액체의 총 표면 장력/표면 에너지, σ과_L^D σ은_L^P 각각 표면 장력의 분산 및 극성 구성 요소다.

텐시계와 펜던트 낙하 기법 외에도, Sessile 드롭 기법을 사용하여 액체의 알려진 총 표면 에너지를 구성 요소로 분리할 수 있다.이는 PTFE(Polytrafluoroeethylene)와 같이 극지 상호작용이 불가능하다고 가정되는 기준 고체 표면의 도입으로 위의 아이디어를 뒤집어서 이루어진다.^[1]

접촉각

접촉 각도는 액체/고체 인터페이스와 액체/공기 인터페이스의 교차점에 의해 만들어진 각도로 정의된다.고체 표본의 표면과 방울의 가장자리에 있는 방울의 난산 모양 탄젠트 사이의 각도로 번갈아 설명할 수 있다.접촉각이 높으면 고체 표면 에너지 또는 화학적 친화력이 낮음을 나타낸다.이를 저습도라고도 한다.낮은 접촉각은 높은 고체 표면 에너지 또는 화학적 친화력을 나타내며, 높은 또는 때로는 완전한 습윤 정도를 나타낸다.예를 들어, 방울이 평평한 웅덩이로 변했을 때 0도의 접촉 각도가 발생할 것이다; 이것을 완전 습식이라고 한다.

접촉각 측정

고니오미터법

Sessile drop의 접촉 각도를 측정하는 가장 간단한 방법은 접촉 각도 각도계를 사용하여 사용자가 시각적으로 접촉 각도를 측정할 수 있다.드롭릿은 샘플 표면 위에 위치한 주사기에 의해 침전되고 고해상도 카메라는 프로필이나 측면 보기에서 이미지를 캡처한다.그런 다음 영상을 눈으로 분석할 수 있거나(연쇄기로) 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 더 자주 측정할 수 있다.이러한 유형의 측정을 정적 접촉 각도 측정이라고 한다.^[2]

접촉 각도는 표면 화학뿐만 아니라 표면 거칠기의 영향을 받는다.접촉 각도의 기초가 되는 Young 방정식은 표면 거칠기가 없는 균일한 표면을 가정한다.표면 거칠기가 존재하는 경우, 방울은 원젤 상태(동종 습식), 캐시 백스터 상태(동종 습식) 또는 중간 상태에 있을 수 있다.표면 거칠기는 표면 화학에 의한 습윤 작용을 증폭시킨다.^[3]

접촉 각도 이력(hysteresis)을 측정하기 위해 sessile droplet을 부피에서 점진적으로 증가시킬 수 있다.가능한 최대 접촉 각도를 전진 접촉 각도라고 한다.후퇴하는 접촉 각도는 이슬이 맺힐 때까지 낙하물에서 체적을 제거하여 측정할 수 있다.가능한 최소 접촉각은 후퇴하는 접촉각이라고 한다.^[2]접촉각 이력(contact angle hysteresis)은 전진하는 접촉각과 후퇴하는 접촉각의 차이다.^[2]

장단점

이 방법의 장점은 비교적 간단한 성질과는 별개로 충분히 큰 고체 표면으로 여러 개의 물방울을 표본의 다양한 위치에 침전시켜 이질성을 판단할 수 있다는 점이다.접촉 각도의 특정 값의 재현성은 표면 에너지 특성의 이질성을 반영할 것이다.반대로, 표본이 한 방울만 있을 정도로 크면 이질성을 판단하기 어렵거나, 결과적으로 동질성을 가정하기 어렵다는 단점이 있다.이는 특히 상용화된 기존의 각도계가 스테이지에 비해 설정된 카메라/백라이트를 회전시키지 않기 때문에 드롭릿의 오른쪽 가장자리와 왼쪽 가장자리 두 지점에서만 접촉 각도를 표시할 수 있기 때문이다.여기에 더해, 선의 배치는 사용자가 그림을 보거나 이미지 분석 소프트웨어의 선 정의에 의해 결정되기 때문에, 이 측정은 고유의 주관성에 의해 방해된다.

빌헬미법

접촉 각도를 측정하기 위한 다른 방법은 빌헬름 방법인데, 이 방법은 어떤 종류의 민감한 힘 측정기를 사용하여 접촉 각도의 값으로 환산할 수 있는 힘을 측정한다.이 방법에서, 힘 측정기의 팔에 부착된 문제의 고체의 작은 판 모양의 샘플은 프로브 액체의 풀에 수직으로 담근다(실제로, 고정 힘 측정기의 설계는 샘플을 끌어내리는 것이 아니라 액체를 끌어올리는 것이 된다). 그리고 액체에 의해 표본에 가해지는 힘힘 측정기로 측정한다.이 힘은 다음 방정식에 의해 접촉 각도와 관련된다.

${\displaystyle \cos \theta ={\frac {(F-F_{\rm {b})}{{\b}}}{이\시그마 }}$

여기서 F는 힘 계량기로 측정한 총력이고, F는_b 고체 시료에 의한 부력의 힘이며, 나는 젖은 길이, σ은 액체의 알려진 표면 장력이다.

장단점

이 방법의 장점은 상당히 객관적이고 측정 결과 젖은 길이에 걸쳐 본질적으로 평균화된 데이터가 산출된다는 것이다.비록 이것이 이질성을 결정하는 데 도움이 되지는 않지만, 그것은 자동으로 더 정확한 평균값을 준다.그 단점은 각도계 방법보다 복잡하다는 것 외에도 적절한 크기의 표본이 잠수 방향에서 균일한 단면을 가지고 생산되어야 하며, 습식된 길이는 어느 정도 정밀하게 측정되어야 한다는 사실이다.또한 이 방법은 표본의 양쪽이 동일한 경우에만 적합하며 그렇지 않으면 측정된 데이터는 완전히 다른 두 교호작용의 결과가 될 것이다.^[4]

엄밀히 말하면, 이것은 우리가 작은 물웅덩이를 사용하고 있기 때문에, 물웅덩이가 아니라 세실 드롭 기술이 아니다.단, 표면 에너지와 Sessile drop contact angle의 관계를 위해 도출된 다음 절에서 설명하는 계산도 동일하게 적용된다.

표면 에너지 결정

표면 에너지는 통상적으로 주어진 표면의 면적 단위를 만드는 데 필요한 작업으로 정의되지만,^[5] sessile drop 기법에 의해 측정되는 경우 표면 에너지는 그다지 잘 정의되지 않는다.Sessile drop 기법을 통해 얻은 값은 해당 고형 샘플뿐만 아니라, 사용하는 프로브 액체의 특성, 그리고 수학적으로 서로 매개변수를 연관시키는 특정 이론에 따라 동등하게 달라진다.

여러 연구자들이 개발한 그런 이론은 수없이 많다.이러한 방법은 파생 및 관습과 같은 몇 가지 측면에서 차이가 있지만, 가장 중요한 것은 분석하기 위해 장착되는 성분 또는 매개변수의 수에 차이가 있다는 것이다.더 적은 수의 성분을 포함하는 더 간단한 방법은 표면 에너지를 한 숫자로 묶음으로써 시스템을 단순화하는 반면, 더 많은 성분의 더 엄격한 방법은 표면 에너지의 다양한 성분을 구별하기 위해 도출된다.다시 말하지만 고체와 액체의 총 표면 에너지는 분산(반 데르 바알), 극성 및 산/기질 상호작용과 같은 다른 유형의 분자 상호작용에 의존하며, 이러한 독립적 성분의 합으로 간주된다.어떤 이론은 다른 이론보다 이러한 현상을 더 많이 설명한다.이러한 구별은 당면한 실험에 적합한 방법을 결정할 때 고려되어야 한다.다음은 일반적으로 사용되는 몇 가지 이론이다.

한 가지 요소 이론

지스만 이론

지스만 이론은 단일 성분 이론이기 때문에 일반적으로 가장 단순하게 사용되는 이론이며, 비극성 표면에 가장 잘 사용된다.이는 열처리, 코로나 처리, 플라즈마 세정 또는 이질성 물질이 함유된 중합체 표면이 적어도 어느 정도 극성을 띠는 경향이 있기 때문에 이 특정한 이론에 자신을 빌려주지 않는다는 것을 의미한다.지스만 이론은 또한 에너지가 낮은 표면의 경우 실제로 더 유용한 경향이 있다.

지스만 이론은 단순히 표면 에너지를 고체를 완전히 쐐기로 만드는 가장 높은 표면 에너지 액체의 표면 에너지와 동일하다고 정의한다.즉, 물방울은 가능한 한 많이 분산될 것이다. 즉, 표면을 완전히 적시는 것이다. 이 액체와 낮은 표면 에너지를 가진 액체는 그렇지 않지만 표면 에너지가 높은 액체는 그렇지 않다.이 프로브 액체는 상상의 액체를 포함한 어떤 액체일 수 있으므로, Zisman 방법에 의해 표면 에너지를 결정하는 가장 좋은 방법은 해당 고체 표면에 있는 여러 프로브 액체의 접촉 각도의 데이터 포인트를 획득한 다음 프로브 리크의 알려진 표면 에너지에 대해 해당 각도의 코사인을 그리는 것이다.uid. 지스만 플롯을 구성함으로써, 실제든 가상이든 가장 높은 액체 표면 에너지를 추정할 수 있으며, 그 결과 0도의 접촉 각도로 표본이 완전히 젖게 된다.

정확도/정밀도

선 계수(그림 5)는 이것이 상당히 정확한 결과라고 제시하지만, 이는 특정 고체와 특정 액체를 결합하는 경우에만 해당된다.다른 경우, 적합도가 그리 크지 않을 수 있다(폴리에틸렌을 폴리(메틸메타크릴레이트)로 교체할 경우, 동일한 액체 목록을 사용하는 플롯 결과의 라인 계수가 현저히 낮아진다).이러한 단점은 예를 들어 극지 상호작용은 분산적인 것보다 훨씬 강하며, 따라서 한 가지가 일어나는 정도가 필요한 계산에 크게 영향을 미친다는 사실을 설명하기보다는 지스만 이론이 표면 에너지를 하나의 단일 매개변수로 취급한다는 사실의 결과다.이와 같이 간단하지만 특별히 견실한 이론은 아니다.이 절차의 전제는 액체의 가상적 특성을 결정하는 것이기 때문에, 결과의 정밀도는 프로브 액체의 표면 에너지 값이 알려진 정밀도에 따라 달라진다.

두 가지 요소 이론

오웬스/완트 이론

Owens/Wendt 이론^[6](D. K. Owens 및 R. C. Wendt 이후)은 표면 에너지를 분산 상호작용에 의한 표면 에너지와 극 상호작용에 의한 표면 에너지라는 두 가지 요소로 나눈다.이 이론은 고체와 액체의 표면 에너지와 인터페이스 장력에 접촉 각도를 관련시키는 영의 관계와 표면 에너지의 극성 및 분산성 요소에 인터페이스 장력을 관련시키는 굿의 방정식(R. J. Good)의 결합에서 도출되었다.결과 원리의 방정식은 다음과 같다.

${\displaystyle {\frac {\sigma _{\rm {L}}\ (\cos \theta +1)}{2{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}}}}}={\frac {{\sqrt {\sigma _{\rm {S}}^{\rm {p}}}}{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{\rm {p}}}}}{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}}}}+{\sqrt {\sigma _{\rm {S}}^{\rm {D}}}}}$

이 방정식은 y=mx+b의 형태를 가지며, 다음과 같이 한다.

${\displaystyle y}$= ${\displaystyle \sigma \frac{{}_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{L\mathrm{}}_{}({}_{}\cos }{}}$ ${\displaystyle \frac{}{}}$ ${\displaystyle \frac{\mathrm{\theta }}{}}$+ 1${\displaystyle \frac{}{}}$) ${\displaystyle \frac{\mathrm{}}{}}$ $σ$ L ${\displaystyle \frac{\sqrt{D_{\mathrm{}}^{}}}{}}$ ${\$ ;}

${\displaystyle m}$= ${\displaystyle \sigma \sqrt{{}_{}^{}}}$ ${\displaystyle \sqrt{{S\mathrm{}}_{}^{}}}$ ${\displaystyle \sqrt{p_{\mathrm{}}^{}}}$ ${\$ $$;

${\displaystyle x}$= ${\displaystyle \frac{\sqrt{{\sigma }_{}^{}}}{\sqrt{{}_{}^{}}}}$ ${\displaystyle \frac{\sqrt{{L\mathrm{}}_{}^{}}}{}}$ ${\displaystyle \frac{\sqrt{D_{\mathrm{}}^{}}}{}}$ ${\$}{\$rm{P}}}{\sqrt{\$rm}}}{\$sigma _{\rm{{L}}}}}}}}}$ 및

${\displaystyle b={\sqrt {\sigma _{\rm{S}^{\rm {D}}}$

이와 같이 고체의 표면 에너지의 극성 및 분산 성분은 결과 그래프의 기울기와 절편에 의해 결정된다.물론 이 시점에서 문제는 그 그래프를 만들기 위해서는 프로브 액체의 표면 에너지를 아는 것만으로는 충분하지 않다는 데 있는데, 이는 프로브 액체가 극성 및 분산성분으로 분해되는 과정도 구체적으로 알아야 하기 때문이다.

이를 위해 PTFE와 같이 극성 교호작용이 불가능한 표준 기준 고형물에 대해 프로브 액체를 시험함으로써 간단히 절차를 되돌릴 수 있다.프로브 액체의 sessile drop의 접촉 각도가 PTFE 표면에서 다음과 같이 측정되는 경우:

${\displaystyle {\sigma _{\rm {S}^{\rm {p}=0}$

${\displaystyle {\rm {S}^{\rm {D}=18.0~\mathrm {mN/m}}$

원리 방정식은 다음과 같이 감소한다.

${\displaystyle \sigma _{\rm {D}={\frac {(\sigma _{\rmm {L}\cos \theta +1)^{2}}{72}}}$

액체의 총 표면 장력은 이미 알려져 있으므로, 이 방정식은 분산 성분을 결정하며, 총 및 분산성분의 차이가 극성 성분을 나타낸다.

정확도/정밀도

이 방법의 정확도와 정밀도는 적절한 액체/고체 조합(예: 그림 6)에 대한 결과의 신뢰도에 의해 크게 뒷받침된다.Owens/Wendt 이론은 일반적으로 낮은 전하와 적당한 극성을 가진 표면에 적용된다.PVC, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트 등 이질성을 함유한 폴리머가 좋은 예다.

포우크스 이론

포우크스 이론(F. M. 포우크스 이후)은 포우크스 이론의 원리 방정식은 수학적으로 오웬스 이론과 웬트 이론과 동등하지만 오웬스/완트 이론과는 약간 다른 방식으로 도출된다.

${\$$}{$$}}={\sqrt {\sigma _{\rm {S}}^{\rm {p}}}}{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{\rm {p}}}}}$ + ${\displaystyle {\sqrt {\sigma _{\rm {S}}^{\rm {D}}}}{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}}}}$

방정식의 양쪽을 $\sigma {\displaystyle \sqrt{{}_{}^{}}}$ ${\displaystyle \sqrt{{L\mathrm{}}_{}^{}}}$ ${\displaystyle \sqrt{D_{\mathrm{}}^{}}}$ ${\$로 나누면 Owens/Wendt 원리 방정식이 복구된다는 점에 유의하십시오$.$따라서 표면 에너지 구성요소의 적절한 결정을 위한 옵션 중 하나는 동일하다.

그 방법 외에도, 표면 에너지에 극성 성분이 없는 액체, 극성 및 분산성분이 모두 있는 액체를 사용하여 간단히 시험한 다음 방정식을 선형화하는 것도 가능하다(표 1 참조).First, one performs the standard sessile drop contact angle measurement for the solid in question and a liquid with a polar components of zero (${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}^{\rm {p}}=0}$; ${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}=\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}}$) The second step is to use a sec온드 프로브 액체는 표면 에너지에 분산 성분과 극성 성분을 모두 가지고 있고, 그 다음 미지의 성분을 대수적으로 해결한다.포우크스 이론은 일반적으로 위에서 설명한 바와 같이 두 개의 프로브 액체만을 사용해야 하며, 권장되는 것은 분자 대칭으로 인해 극성 성분이 없어야 하는 다이오도메탄과 일반적으로 극성 액체로 알려져 있는 물이다.

정확도/정밀도

원론 방정식은 오웬스나 웬트의 방정식과 본질적으로 동일하지만, 더 큰 의미에서의 포우크스 이론은 약간 다른 응용을 가지고 있다.오웬스/웬트와는 다른 원리에서 파생되기 때문에 포우크스 이론이 우려하는 나머지 정보는 유착과 관련이 있다.이와 같이 접착이 발생하는 상황에 더 잘 적용되며, 일반적으로 높은 표면 에너지를 다룰 때 오웬스/완트 이론보다 더 잘 작동한다.^[1]

또, 같은 원리에 뿌리를 두고 있지만, 총표면에너지를 분산 상호작용에 의한 표면에너지, 극간 상호작용, 수소결합 등 두 가지 성분이 아닌 세 가지 성분의 합으로 나눈 확장된 포우크스 이론이 있다.

우이론

우이론(수성우이후)도 표면 에너지를 극성(극성)과 분산성(분산성)으로 나눈다는 점에서 오웬스/완트(Wendt)와 포우크스(Fowkes) 이론과 본질적으로 유사하다.일차적인 차이점은 우가 알려진 표면장력의 기하학적 수단보다는 조화적 수단을 사용하며, 이후 보다 엄격한 수학의 사용이 채용된다는 점이다.

정확도/정밀도

우 이론은 특히 높은 표면 에너지에 대해 다른 두 요소 이론보다 더 정확한 결과를 제공한다.그러나 그것은 하나의 복잡한 문제를 겪는다: 관련된 수학 때문에, 우 이론은 각 요소마다 두 개의 결과를 산출한다. 하나는 참된 결과이고, 하나는 수학의 결과일 뿐이다.현시점에서 난제는 어느 것이 진정한 결과인지 해석하는 데 있다.때로는 물리적으로 말이 되지 않는 결과(부정표면에너지)나, 그것이 있어야 할 크기보다 크거나 작다는 이유로 명백히 부정확한 결과를 제거하는 것만큼 간단한 경우도 있다.때로는 해석이 더 까다로울 때도 있다.

슐츠 이론

슐츠 이론(D. L. 슐츠 이후)은 매우 높은 에너지 고형분에만 적용된다.다시 말해 오웬스, 웬트, 포크스, 우의 이론과 유사하지만, 그러한 이론에 필요한 종래의 측정이 불가능한 상황을 위해 고안된 것이다.표면 에너지가 충분히 높은 고형물의 등급에서는 대부분의 액체가 0도의 접촉 각도로 표면을 완전히 적셔 유용한 데이터를 수집할 수 없다.슐츠 이론과 절차는 문제의 고체 표면에 프로브 액체의 세실리 방울을 넣어야 한다고 요구하지만, 이것은 모두 시스템이 야외에서 행해지는 것이 아니라 다른 액체에 잠기는 동안 행해진다.그 결과 주변 액체로 인해 "대기권" 압력이 높을수록 프로브 액체 방울이 압축되어 측정 가능한 접촉 각도가 있게 된다.

정확도/정밀도

이 방법은 다른 방법들이 특별히 어떤 결과도 제공하지 않는 곳에서 견고하도록 설계되었다.이와 같이 매우 높은 표면 에너지 고형물에 대한 sessile drop 기법을 사용하는 유일한 방법이기 때문에 필수 불가결하다.그것의 주요한 단점은 수학적으로나 실험적으로 훨씬 더 복잡하다는 사실이다.슐츠 이론은 현재 탐사선 액체 위상과 주변 액체의 비정상적인 상호작용이 있기 때문에 더 많은 요소들을 설명하도록 요구한다.

세 가지 요소 이론

판 오스 이론

판 오스 이론은^[7] 고체와 액체의 표면 에너지를 세 가지 요소로 구분한다.이전과 같이 분산형 표면 에너지를 포함하며, 극성 성분을 ${\displaystyle {}^{}}$ 상호작용${\displaystyle {(}^{}}$ due + {\$displaystyle \sigma$ $^\{+\})$과 기초 상호작용(${\displaystyle {}^{}}$- ${\$으로 더 구체적인 두 성분의 합으로 세분한다.$$산성 성분은 전자를 기증함으로써 기본적인 작용을 하는 능력을 가진 두 번째 표면과 극성 교호작용을 하는 표면의 성향을 이론적으로 설명한다.반대로, 표면 에너지의 기본 구성 요소는 전자를 받아들임으로써 산성 작용을 하는 다른 표면과 극성 상호작용을 하는 표면의 경향을 설명한다.이 이론의 원리 방정식은 다음과 같다.

${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}(\cos \theta +1)=2[{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}\sigma _{\rm {S}}^{\rm {D}}}}+{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{-}\sigma _{\rm {S}}^{+}}}+{\sqrt {\sigma _{\rm {L}}^{+}\sigma _{\rm {S}}^{-}}}]}$

Again, the best way to deal with this theory, much like the two component theories, is to use at least three liquids (more can be used to get more results for statistical purposes) – one with only a dispersive component to its surface energy (${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}=\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}}$), one with only a dispersive and an acidic or basic component (${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}=\sigma _{L}^{\rm {D}}+\sigma _{\rm {L}}^{\pm }}$), and finally either a liquid with a dispersive and a basic or acidic component (whichever the second probe liquid did not have (${\displaystyle {\sigma }_{\mathrm{L}}={\sigma }_{\mathrm{L}}^{\mathrm{D}}+{\sigma }_{}^{}}$${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}=\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}+\sigma _{\rm {L}}^{\mp }}$)), or a liquid with all three components (${\displaystyle \sigma _{\rm {L}}=\sigma _{\rm {L}}^{\rm {D}}+\sigma _{\rm {L}}^{+}+\sigma _{\rm {L}}^{-}}$) – and linearizing the results.

s 자연적으로 다른 이론들, 특히 극지 표면 에너지의 산성 성분과 염기성분 사이에 큰 불균형이 있는 경우에 더욱 강력하다.판 오스 이론은 이온을 함유한 비조직체, 유기측정학, 표면 에너지의 시험에 가장 적합하다.

van Oss 이론을 적용할 때 가장 큰 어려움은 잠재적 프로브 액체의 산성 및 염기성분을 특성화하는 데 사용할 수 있는 기준 고형분 집합에 관한 합의가 많지 않다는 사실이다.그러나 일반적으로 알려진 분산/산소/기초 구성 요소가 표면 에너지에 있다고 합의된 액체가 있다.그 중 2개는 표 1에 수록되어 있다.

일반 프로브 액체 목록

액체	총 표면 장력(mJ/m2)	분산성분(mJ/m2)	극성 성분(mJ/m2)	산성 성분(mJ/m2)	기본 구성 요소(mJ/m2)
포마미드[8]	58.0	39.0	19.0	2.28	16.72
다이오도메탄	50.8	50.8	0	0	0
물	72.8	26.4	46.4	23.2	23.2

잠재적 문제

산소와 황과 같은 표면 활성 원소의 존재는 이 기술로 얻은 측정에 큰 영향을 미칠 것이다.표면 활성 원소는 액체의 부피보다 표면에 더 큰 농도로 존재할 것이며, 이는 이러한 원소의 총 수준을 매우 낮은 수준으로 세심하게 제어해야 함을 의미한다.예를 들어, 액체 철에 황이 50ppm만 있으면 표면 장력이 ^[9]약 20% 감소한다.

실용적 응용

sessile drop 기법은 재료 공학 및 직선 특성화 모두에 다양한 용도를 가지고 있다.일반적으로 기준 고형분의 사용을 통해 액체의 표면 장력을 결정하는 데 유용하며, 비슷한 기법이 캡티브 버블법이다.위의 이론 중 어떤 이론이 환경에 가장 적용가능할지에 따라 세분될 수 있는 다양한 다른 구체적인 적용이 있다.

지스만 이론은 주로 낮은 에너지 표면에 사용되며 전체 표면 에너지만을 특징으로 한다.이와 같이, 예를 들어 화학 엔지니어가 표면의 조작과 관련된 에너지가 무엇인지 알고자 하는 경우 표면의 전통적인 정의를 상기하는 경우에 가장 유용할 수 있다.또한 표면 에너지가 해당 고체에 사용되는 분광기법에 어느 정도 영향을 미치는 경우에도 유용할 수 있다.

두 가지 요소 이론은 액체 및 고형물의 실제 상호작용에 관한 재료 공학 질문에 가장 많이 적용될 수 있을 것이다.Fowkes 이론은 높은 에너지 고체 표면에 더 적합하고, 그 대부분이 접착에 관한 이론에 뿌리를 두고 있기 때문에, 고체와 액체가 논리적으로 충분히 접착제와 접착 코팅과 같이 서로에 대한 친화력이 높은 상호작용의 특성화에 적합할 가능성이 높다.낮은 에너지 고체 표면을 다루는 Owens/Wendt 이론은 고체와 액체가 서로 강한 친화력을 가지지 않는 상호작용을 특징짓는 데 도움이 될 것이다(예를 들어 방수의 효과).폴리우레탄과 PVC는 방수 플라스틱의 좋은 예다.

슐츠 이론은 다른 이론들이 효과적이지 않은 매우 높은 에너지 표면의 특성화에 가장 잘 사용된다. 가장 중요한 예는 맨 금속이다.

판 오스 이론은 산성/기초 상호작용의 중요한 고려사항인 경우에 가장 적합하다.예로는 색소, 의약품, 종이 등이 있다.구체적으로는, 눈에 띄는 예로서, 인쇄의 정규적인 목적으로 사용되는 종이와, 리트머스 종이의 보다 전문화된 케이스가 있는데, 그 자체로 산성과 기초성을 특징짓는 데 사용된다.

참고 항목

• 접촉각
• 두누이 링법
• 고니오미터
• 표면 에너지
• 빌헬미 판
• 중심부 상승

참조

외부 링크

• 접촉각