열응답성 입자와 공정 조건으로 커피링·건조 형상 제어 연구

Controlling coffee-ring and drying patterns using thermoresponsive particles and processing

연구 내용

열응답성 및 실리카/나노입자 캡슐화 전략으로 정지 드롭의 커피링 패턴과 건조 거동을 조절하고, 슬러리의 유변학·응집 거동을 기반으로 균일화를 달성하는 연구

정현욱 연구실은 정지 방울(sessile droplet) 건조 과정에서 나타나는 커피링 패턴을 공정 변수와 입자 설계로 제어합니다. 실리카 입자 캡슐화와 열응답성 블록 공중합체를 결합하여 침착 분포를 조정하고, PNIPAM-그라프트 실리카 입자로 열 자극에 따른 집적 및 패턴 변화를 유도합니다. 또한 세리아 기반 현탁액에서 pH 조건에 따른 제타 전위·응집·유동성 변화를 분석하여 건조 속도와 형상 전이를 설명합니다. 이를 통해 입자 크기와 표면 상호작용을 연결하는 형태 제어 원천을 확보하고 있습니다.

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연구 흐름

초기에는 현탁액의 유변학과 건조 특성을 pH 및 전하 상태 변화 관점에서 파악하며, 커피링 형성의 조건을 실험적으로 정리했습니다. 이후 실리카 입자 캡슐화를 통해 열응답성 블록 공중합체가 드롭 내 입자 이동과 침착 패턴에 미치는 영향을 조절하는 방향으로 연구를 확장했습니다. 최근에는 PNIPAM-그라프트 실리카 입자를 활용해 열 자극 조건에서 커피링 효과를 능동적으로 조절하고, 건조 콜로이드 시스템에서의 재현성 높은 형상 제어를 목표로 최적 설계 변수를 도출하는 연구를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

건조 결함 저감
패턴 기반 미세소재 제조
도팅/잉크젯 공정 형상 균일화
코팅막 두께/조성 균일화
콜로이드 침전 거동 제어
나노입자 집적 위치 제어
슬러리 공정 조건 최적화
열응답성 기반 형상 스위칭
응집/분산 안정성 평가
건조 공정 설계 가이드라인