QCM을 이용한 초발수 표면의 비광학적 동적 충격 분석 방법 및 이에 사용되는 비광학적 분석 장치
Non-optical dynamic impact analysis method of super-water-repellent surface using QCM and non-optical analysis device
특허 요약
동적 조건에서의 물방울 거동의 정량 분석은 초발수 표면의 적용에 있어 중요한 과제 중 하나이다. 현재 Impact dynamics를 분석하기 위해 다양한 광학 분석 기술이 사용되어 왔는데 이러한 광학 분석 기술은 물방울을 직접 관찰한다는 편의성에도 불구하고, 대부분 미세 변화 및 정량 분석에 한계점을 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 QCM (Quartz Crystal Microbalance)을 사용하여 Impact dynamics를 연구하는 보완적인 분석 플랫폼을 제안한다. 초고속 카메라와 QCM을 함께 사용하여 초발수 표면에 영향을 미치는 물방울의 거동을 다양한 We number (Weber number)에 따라 연구하였다. 본 연구를 위해 ZnO 나노 와이어 표면을 준비하고 표면 에너지를 제어하기 위해 다양한 탄소 사슬 길이 (C0 ~ C12)의 Alkyl thiol 분자를 이용하였다. 높은 표면 에너지 (C0 - C6)와 가장 낮은 표면 에너지(C18)를 갖는 나노 와이어 표면의 경우, 두 방법 모두 wetting 및 dewetting 특성을 일관되게 Impact dynamics를 나타냈다. QCM은 acoustic sensing을 기반으로 한 정량적 방법으로 물방울의 침투 및 변형에 대한 상세한 미세 정보를 제공 할 수 있다. 더욱 흥미롭게도, QCM은 C12 표면의 초고속 카메...(이하생략)
청구항
번호청구항
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제9항에 있어서, 광학 촬영 장치를 더 포함하는 액적의 동적 충격 관측 장치.

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표면에 결합되는 물질에 따라서 진동 특성이 변하는 진동자에 액적을 충격시키고, 충격 과정의 고유 진동수 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 장치.

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수정 진동자 적어도 일부 표면에 소정의 표면에너지를 가지는 제1 표면을 형성하고, 상기 제1 표면에 액적을 낙하시키고, 수정 진동자의 진동 특성 변화를 관측하는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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제1항에 있어서, 상기 제1 표면은 친수성에서부터 초발수성까지 범위의 표면에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

3

제1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제1 표면은 수정 진동자의 표면에 형성된 나노 구조층과, 상기 나노 구조층에 결합된 친수성 또는 발수성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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제3항에 있어서, 상기 나노 구조는 나노 막대, 나노 튜브, 나노 입자, 나노 와어어로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 표면은 공기층을 포함하는 나노 와이어층에 친수성 또는 발수성 물질을 결합하여 친수성 또는 발수성의 정도를 조절한 표면인 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 표면에 액적이 충돌한 후, 고유 진동수의 회복 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 표면에서 정치된 액적 또는 제1 표면에 충돌하는 액적의 광학적 관측이 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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제1항 또는 제2항에 있어서, 고유 진동수의 회복 속도가 빠를수록 발수성이 크고, 회복 속도가 느릴수록 친수성이 큰 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 액적의 동적 충격 관측 방법.

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적어도 일부의 표면에 소정의 표면에너지를 가지는 제1 표면을 가지는 수정진동자;상기 수정진동자에 액적을 낙하시키는 장치; 및상기 수정진동자의 진동 특성 변화를 관측하는 장치를 포함하는 액적의 동적 충격 관측 장치.