초록 ▼

연구개요
최근 급격한 산업발전과 더불어, 코팅 기술의 발전도 비약적으로 이루어지고 있음.
다양한 코팅에서 용매의 증발은 거의 항상 수반되는데, 증발은 주로 표면에서만 일어나므로 표면에서는 내부 용질의 농도가 급격하게 증가하여 얇은 스킨레이어가 형성됨. 스킨레이어의 형성을 제어할 경우 오버/멀티 코팅 시 시간을 절약할 수 있다는 큰 장점이 있으나, 현재로서는 형성과정의 정량적인 측정이 매우 어려운 상황임. 이를 측정할 수 있는 기술로 액체와 기체 사이에서 형성되는 얇은 막의 유변학적 특성을 연구하는 계면 유변학이 유일한 것

연구개요
최근 급격한 산업발전과 더불어, 코팅 기술의 발전도 비약적으로 이루어지고 있음.
다양한 코팅에서 용매의 증발은 거의 항상 수반되는데, 증발은 주로 표면에서만 일어나므로 표면에서는 내부 용질의 농도가 급격하게 증가하여 얇은 스킨레이어가 형성됨. 스킨레이어의 형성을 제어할 경우 오버/멀티 코팅 시 시간을 절약할 수 있다는 큰 장점이 있으나, 현재로서는 형성과정의 정량적인 측정이 매우 어려운 상황임. 이를 측정할 수 있는 기술로 액체와 기체 사이에서 형성되는 얇은 막의 유변학적 특성을 연구하는 계면 유변학이 유일한 것으로 판단 됨. 그중에서도 마이크로 크기의 자성 입자를 이용하는 마이크로 유변학 기술이 소량의 시료와 얇은 막을 측정할 수 있다는 측면에서 가장 적합한 기술이라고 사료 됨. 추가로 내부 용질의 계면 활성도가 중요한 변수가 될 수 있다는 것을 고려하여, 자성 입자를 이용해 스킨레이어의 형성의 변화를 측정하고 정량적인 모델을 수립할 수 있도록 함.

연구 목표대비 연구결과
1. 얇은 막의 유변학적 특성을 측정할 수 있는 기술개발
리소그래피 공정을 이용하여 약 5μm 두께, 100μm 지름의 자성 입자를 개발 후, 자성 입자 관찰을 위한 반사 모드의 광학현미경과 증발을 조절할 수 있는 체임버를 추가로 개발함. LabVIEW를 이용하여 자성 입자의 회전을 위한 자기장을 제어하고 동시에 회전을 실시간으로 추적하여 유변학적 특성을 측정.
2. 계면 활성도가 크게 다른 고분자 및 입자들의 증발 전 초기 유변학적 특성 측정
계면압력을 측정하여 계면 활성도의 높고 낮음을 구분한 후, 각 경우 용액 표면의 유변학적 물성을 자성 입자를 이용하여 측정. 계면활성이 없는 실리카 입자나 계면활성이 낮은 (계면압력 ~ 10mN/m) PEG, PVA의 경우 자성 입자로 측정할 수 없는 계면 물성을 보여 스킨레이어를 형성하지 않는다는 것을 확인하였고, 계면활성이 높은 (계면압력 > 10mN/m) 나피온의 경우 저장탄성계수가 손실탄성계수보다 큰 점탄성 고체와 같은 물성을 보여 증발 전에도 안정한 스킨레이어를 형성할 수 있다는 것을 측정함.
3. 시간에 따른 계면 유변학적 특성 측정 및 모델 수립
증발이 일어나면서 계면 활성도에 따라 스킨레이어의 형성이 촉진될 수 있다는 것을 PVA/실리카 입자 혼합용액을 이용하여 보임. 증발 전에는 고르게 섞여 있던 내부 용질들이 증발 후에는 계면 활성도가 있는 PVA가 상층부, 계면 활성도가 없는 실리카 입자가 하층부로 계층화가 이루어 짐. 그리고 나피온의 경우 증발이 일어난 후 표면의 유변학적 물성값이 증발 전 유변학적 물성값보다 높다는 것을 측정하여 스킨레이어 형성이 촉진된 것을 측정함. 현재 용매 증발에 따른 유변학적 물성과 계면활성도를 연관 지어 스킨레이어의 형성 메커니즘을 규명하고, 모델을 수립하는 단계임.

연구개발결과의 중요성
안정한 스킨레이어가 형성될 경우, 그 위에 다른 물질을 다시 코팅할 수 있어 오버코팅/멀티레이어 코팅 시 시간을 절약할 수 있음. 또한, 스킨레이어의 형성과정을 이해하고 제어할 수 있다면, 기존 코팅제에 부가적인 기능을 첨가하려고 할 경우, 첨가제가 스킨레이어의 형성에 미치는 영향을 예측할 수 있고 이를 통해 스킨레이어의 특성을 고려한 새로운 코팅제 개발에 큰 도움이 됨. 궁극적으로 경우에 따라 필요성이 달라지는 스킨레이어를 고려한 맞춤형 기능성 코팅제 개발이 가능할 것으로 사료됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (가) 연구개발의 필요성 ... 4
• (나) 연구목표 및 연구범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 15
• 끝페이지 ... 28