모세관·마랑고니·다공성 효과를 이용한 액적 증발과 침착 제어 연구

Evaporation and deposition control governed by capillarity, Marangoni flow, and porous effects

연구 내용

다공성 매질에서의 모세관 흡입과 바이너리 액적의 마랑고니 흐름을 규명하여 침착 패턴과 젖음-증발 거동을 제어하는 연구

다공성 섬유 및 기공 구조에서 액적이 모세관 작용으로 침투·확산되는 과정을 in-situ X-ray 및 광학 관찰로 추적하고, 젖음 면적 변화가 증발 속도와 잔류 양상에 미치는 영향을 분석합니다. 또한 바이너리 용매 조성 변화에 따라 마랑고니 흐름과 모세관 흐름의 경쟁이 섬형(island) 또는 고밀도 대칭 침착으로 전환되는 메커니즘을 규명합니다. 마이크로필러 어레이 표면에 에너지 변화를 부여해 증발 중 임시 상태의 표면에너지 효과를 침착 균일성으로 연결하는 접근을 함께 수행합니다.

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연구 흐름

2022년에는 다공성 섬유 기판에서 액적 증발 시 확산과 wicking이 물의 침투를 어떻게 증대시키는지, 그리고 다공성이 증발을 어떻게 바꾸는지 관찰 기반으로 정리했습니다. 같은 시기 바이너리 콜로이드 증발 과정에서 마랑고니 흐름이 모세관 흐름을 압도할 때 침착 형태가 어떻게 바뀌는지 모델을 구축했습니다. 이후 2022년에는 마이크로필러 어레이에서 표면에너지 조절을 통해 균열 없이 고밀도 침착을 얻는 공정 전략을 제시했습니다. 2024년에는 땀(biofluid) 액적의 미시 열·질량 전달이 상대습도·온도에 따라 달라지는 비완전 증발 메커니즘을 규명했습니다.

활용 가능성

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

코팅 균일성 향상
잉크젯·프린팅 침착 패턴 제어
다공성 매질 건조 최적화
마이크로/나노 대면적 침착 공정
증발 냉각(evaporative cooling) 설계
습도 조건 기반 열전달 예측
바이너리 용매 기반 나노입자 정렬
표면에너지 조절 기반 공정 제어
잔류물 최소화 기법
침착 결함(균열) 억제 전략