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문제 정의
- 본 연구에서는 거친 표면을 가진 기저부와 유연한 입자의 점착을 고려하기 위해 G-T모델을 적용하고 여기에 JKR 이론을 도입한 후 여기에 거친 표면에 의한 돌기들의 영향을 고려하여 확장한 모델을 개발하였다. 또한 이 모델을 이용하여 접촉력과 Pull-off 힘을 계산하고 이들 힘에 대한 표면거칠기의 영향을 고찰하였다.
- 본 연구에서는 하나의 이론적 접근으로서 G-T 모델을 기본으로, JKR 이론과 Lennard Jones Potential 이론을 적용, 이들을 확장하여 거친 표면의 기저부와 미세입자가 점착되어 있는 경우에 대하여, 표면거칠기에 따른 점착 특성에 대한 모델링 연구를 수행하였다. 유연하고 부드러운 표면의 미세입자와 거친 표면의 기저부 사이의 점착 특성을 상기 확장한 GT/JKR 모델을 이용하여 분석한 결과 미세입자와 기저부 돌기들의 평균 높이 사이의 거리가 증가할수록 미세입자와 기저부 사이의 접촉력은 감소하였고, 강성이 높은 미세입자에 대한 G-T/Lennard-Jones potential 모델의 경우도 이전의 결과와 유사하게 기저부의 표면거칠기가 미세입자와 기저부 사이의 접촉력과 점착력에 대하여 절대적인 영향을 미친다는 결론을 도출할 수 있었다.
가설 설정
- 본 연구에서는 GT 모델에 JKR 모델을 도입한 후 거친표면에 대한 영향을 고려하여 확장하여 매끈한 표면의 미세입자와 거친 표면의 기저부 사이의 응착에 대한 모델링을 수행하고, Maple[24]과 Matlab[25]를 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하고 이를 통해 거친 표면을 가진 기저부 돌기들의 제곱 평균 거칠기에 따른 영향을 고찰하였다. JKR모델은 유연한 물체간 접촉에 타당한 결과를 주기 때문에 거친 표면의 기저부로 Silicon, 매끈한 표면의 미세입자로 매우 유연한 PTFE를 가정하였으며, 각 물질에 대한 물성치는 Table 1과 같다.
- 또한, 본 연구에서는 상기 G-T모델을 기본으로 적용하고 JKR 모델 대신 Lennard-Jones Potential 모델을 도입하여 강성이 높고 매끈한 표면의 미세입자와 거친 표면의 기저부 사이의 점착에 대한 모델링을 수행하고, 기저부 표면거칠기에 따른 Pull-off 힘에 대한 컴퓨터 계산을 수행하였다. 거친 기저부 표면의 제곱 평균 거칠기는 이전과 동일하게 가우스 확률분포를 가정하였고, 거친 표면의 기저부로 Silica, 강성이 높은 매끈한 표면의 미세입자로 Alumina를 가정하였으며, 각 물질에 대한 물성치는 Table 2와 같다.
- 본 연구에서는 미세입자의 형상은 완전한 구형이며 이 미세입자는 거친 표면의 평판 위에 점착되어 있다고 가정하였다. 이를 바탕으로 거친 표면의 기저부에 점착된 미세입자의 개략도를 Fig.
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