[논문]액상유체 환경하에서 레이저빔의 산란 해석

최해운

doi:10.14775/ksmpe.2019.18.2.091

Abstract ▼ AI-Helper

A new experimental approach is proposed to detect a specific polymer dissolved in a liquid. Distinctive optical properties were found using a laser scattering technique when there is a polymer compound with almost no difference in optical properties (index of refraction) in a liquid phase. The index...

A new experimental approach is proposed to detect a specific polymer dissolved in a liquid. Distinctive optical properties were found using a laser scattering technique when there is a polymer compound with almost no difference in optical properties (index of refraction) in a liquid phase. The index of refraction, which determines the refraction of light, is obtained by dissolving PCL and PLA. The used samples are biodegradable materials with similar properties and dissolved in a mixture of Chloroform 7: Methanol 3. To predict the optical properties, a 632-nm diode laser was used as the light source of the device, and an integrating sphere was used as the light receiver. Although PCL and PLA had a similar index of refraction of 1.46-1.48, the dissolved PCL showed a relative transmittance of 43%, and the dissolved PLA had a relative transmittance of 34%. The difference in optical properties of the pure polymer compound in the solid state or liquid state is not significantly different, and the difference in the dissolved state in the specific solvent is remarkable because the solubility differs in a specific solution and is randomly distributed.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 광학적 특성(Index of Refraction) 이 거의 차이가 없는 고분자 화합물이 액상에서 존재할 때, 레이저산란기법을 사용하여서 구분하는 내용을 보고 하였다. 빛의 굴절을 결정하는 굴절률이 유사한 생분해성 물질인 PCL과 PLA를 Chloroform 7: Methanol 3의 비율로 혼합한 용액에 녹인 후, 서로 다른 광학적 특성을 통해서 내부물 질을 예측하는 연구결과를 수록 하였다.
본 논문은 혼합용매 내에 녹아 있는 생분해성 고분자화합물의 성분을 레이저를 이용하여 간접적인 방법으로 감지하는 방법에 대한 실험적 연구결과를 소개 한다. 실험에는 순수 물, PCL 그리고 PLA를 사용하였다.

제안 방법

본 논문에서는 광학적 특성(Index of Refraction) 이 거의 차이가 없는 고분자 화합물이 액상에서 존재할 때, 레이저산란기법을 사용하여서 구분하는 내용을 보고 하였다. 빛의 굴절을 결정하는 굴절률이 유사한 생분해성 물질인 PCL과 PLA를 Chloroform 7: Methanol 3의 비율로 혼합한 용액에 녹인 후, 서로 다른 광학적 특성을 통해서 내부물 질을 예측하는 연구결과를 수록 하였다.

대상 데이터

사용된 적분구는 내부 2인치 직경의 구형이며, 내부는 PTFE(Poly-tetra fluoroethylene)계열의 고 반사물질로 코팅되어 있어서, UV영역에서 IR영역 즉, 250nm ~ 2500nm 범위의 조사광을 측정할 수있는 장치이다. 측정장치인 포토다이오드 증폭기 (Photodiode Amp.
실험에 사용된 고분자 화합물은 PCL과 PLA이 며, 용매로는 Methanol과 Chrolorform 용액이 사용이 되었다. 실험 샘플은 총 3종류로 진행이 되었으며, 그 종류는 ① 순수 물 ② Chloroform 7:Methanol 3, PCL 6wt% ③ : Chloroform 7:Methanol 3, PLA 6wt% 의 혼합액을 사용하였다 (Fig. 2).
실험에 사용된 고분자 화합물은 PCL과 PLA이 며, 용매로는 Methanol과 Chrolorform 용액이 사용이 되었다. 실험 샘플은 총 3종류로 진행이 되었으며, 그 종류는 ① 순수 물 ② Chloroform 7:Methanol 3, PCL 6wt% ③ : Chloroform 7:Methanol 3, PLA 6wt% 의 혼합액을 사용하였다 (Fig.
혼합 용액체내에서의 광학특성을 알기 위해서 사용된 장치의 광원으로 632nm 다이오드 레이저 (LD)가 사용되었으며, 수광부로서 적분구 (Integrating Sphere, IS200, Thorlabs Inc.)가 사용이 되었다. LD의 최고 출력은 100mW이며, 정밀한 실험을 위해서 배경광(실내광)을 제거하고, Aperture 등을 통해서 빔의 형상을 재설정하였으며, 입력 출력은 수 μW 범위 내에서 실험을 수행하였다.

데이터처리

사용된 적분구는 내부 2인치 직경의 구형이며, 내부는 PTFE(Poly-tetra fluoroethylene)계열의 고 반사물질로 코팅되어 있어서, UV영역에서 IR영역 즉, 250nm ~ 2500nm 범위의 조사광을 측정할 수있는 장치이다. 측정장치인 포토다이오드 증폭기 (Photodiode Amp., PDA 200C, Throlabs Inc.)는 측정범위가 100nA에서 10mA까지 이며, Amplifier를 통해 출력으로 변환하여 상대 값을 서로 비교 하였다 (Fig. 3)

성능/효과

결과적으로 PCL과 PLA는 굴절률이 1.46~1.48 범위의 유사한 값을 가지지만, 용액내에서의 투과 실험에서는 PCL은 43%의 상대 투과율을 보였고, PLA는 34%의 상대 투과율을 보여서 현저한 상대 투과율을 차이가 나타남을 알 수 있었다.
5에 도시되어 있다. 결과적으로 PCL은 43%의 상대 투과율을 보이고, PLA는 34%의 상대 투과율을 보여서, 동일한 농도의 고분자화합물이 용액내에서 확연한 광학적 특성차이를 보였다.

후속연구

고체상태나 액체상태의 순수 고분자화합물에서는 차이가 크지 않게 나는 광학적 특성이 특정 용매에 녹은 상태(dissolved)에서 현격한 차이가 발생하는 것은, 특정 용액에서 용해도가 달라서 랜덤하게 분포함으로서, 특정 레이저파장에 반응하는 산란이나 흡수가 다르기 때문일 것으로 추정이 된다. 다만, 특정용액에서의 용해도 차이나 미세입자 또는 미세형상으로 존재하는 현상을 전자현미경 등으로 확인하기에 실험적 한계가 있었다.
본 실험에서는 632nm 영역의 적색레이저만 사용 되었지만, IR 영역이나 VIS영역의 타 파장에 대한 실험이 추가되면, 그 차이는 더 현격이 나타날 것으로 판단된다. 본 연구결과는 특정용액에 용해되어 있는 다양한 용액을 구분하는데 유용하게 적용이 될 것으로 기대가 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생체분해성 바이오스케폴드는 어떤 구조물인가?	생체분해성 바이오스케폴드 또는 생체친화성 바이오 스캐폴드 (Bio-degradable or Biocompatible scaffold)는 손상 받은 생체조직이 회복 되도록 일시적으로 지지(support) 또는 도움을 주는 인공적인 구조물이다.
	피부는 어떤 기능을 하는가?	인체조직 중 피부는 미생물로부터의 감염을 방지하고 외력으로부터 몸을 보호하는 보호 층의 역할을 동시에 수행하며, 동시에 면역체계나, 감각, 수분조절 등의 기능을 한다[1] . 이러한 생체조직이 외부영향으로 손상을 입을시, 통상적으로 수 주간에 걸쳐서 회복이 된다.
	바이오스캐폴드 제작에 많이 사용된 소재는 무엇인가?	생분해성 소재를 이용한 바이오스캐폴드 제작은 최근 많이 연구 되었는데, 특히 외상 또는 질병에 의해서 손상된 골 조직이나 생체조직을 회복할 때, 기본 골격(structure)으로 역할을 해서 피부 재생이나 뼈 재생 등에 활용 되면서, 재생의학 또는 조직공학 분야에서 많은 주목을 받았다[2-4] .이러한 바이오 스케폴드제작에 많이 사용되어온 소재는 생분해성 소재 인데, 그 대표적인 소재가 Poly-caprolactone(PCL)이다. PCL은 생분해성 소재로서 인체 조직에서 수 주 또는 수 개월에 걸쳐서 분해가 되며, 전기방사 기법을 사용하여서 인체조직과 유사한 형태의 기공이 있는 섬유형태의 바이오 스케폴드를 만들 수 있는 장점이 있어서 많이 활용이 되고 있다[3] .

참고문헌 (6)

Haddad, A., Giatsidis, G., Orgill, D. and Halvorson, E., “Skin Substitutes and Bioscaffolds Temporary and Permanent Coverage,” Clin Plastic Surg, Vol. 44, No. 3, pp. 627-634, 2017.
Ma, L., Song, Y., Li, X., Li, R., Shang, Z. and Wang, Y., “Fabrication and properties of Si3N4 bio-scaffolds with orderly-interconnected,” Ceramics Int., Vol. 44, No. 10, pp. 11730-11736, 2018.
Karageorgiou, V. and Kaplan, V., "Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis," Biomaterials, Vol. 26, Issue. 27, PP. 5474-5491, 2005.

상세보기
Hussey, G., Cramer, M. and Badylak, S., "Extracellular Matrix Bioscaffolds for Building Gastrointestinal Tissue," Cell. and Mole. Gastro. and Hepatology, Vol. 5m No. 1, pp. 1-13, 2018.
Mochalski, P., King, J., Unterkofler, K., Hinterhuber, H. and Amann, A., "Emission rates of selected volatile organic compounds from skin of healthy volunteers," Jorunal of Chromatography B, 959, pp. 62-70, 2014.
Jeong, Y. H., Lee, J. W., Jin, S. W., "Fabrication of a Polymeric Film with Nanofiber-based Porous Window and Its Application to Co-culture", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 13, No. 2, pp. 21-27, 2014.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

액상유체 환경하에서 레이저빔의 산란 해석
Laser Beam Scattering Analysis in Aqueous Environments 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

액상유체 환경하에서 레이저빔의 산란 해석 Laser Beam Scattering Analysis in Aqueous Environments 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

최해운 (44)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

액상유체 환경하에서 레이저빔의 산란 해석
Laser Beam Scattering Analysis in Aqueous Environments 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper