KR102446232B1 - Method for correlation analyzing the surface energy between liquid and solid - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 제 1단계, 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하는 제 2단계 및 상기 액체 및 고체 계면의 상호 작용을 분석하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a first step of calculating the polar surface energy (γ LP ) and non-polar surface energy (γ LD ) of a liquid, and a second step of calculating the polar surface energy (γ SP ) and non-polar surface energy (γ SD ) of a solid and a third step of analyzing the interaction between the liquid and the solid interface.

Description

액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법{Method for correlation analyzing the surface energy between liquid and solid}Method for correlation analyzing the surface energy between liquid and solid}

본 발명은 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 OWRK의 모델을 이용하여, 액체 및 고체의 극성 표면 에너지 및 비극성 표면 에너지를 계산하여, 상기 액체 및 고체 계면의 상호 작용을 분석할 수 있는 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for analyzing the surface energy correlation between a liquid and a solid, and more particularly, by using the OWRK model to calculate the polar surface energy and non-polar surface energy of liquid and solid, the interaction between the liquid and solid interface It relates to a method for analyzing the surface energy correlation between liquids and solids that can analyze

마찰 시스템(tribological system)에서 윤활은 내구성 측면에서 중요한 역할을 한다. 대표적으로, 자동차 엔진의 원활한 고속 운동을 위해 엔진 오일이 사용되고 있으며, 자동차에서 상기 엔진 오일은 효율과 내구성 측면에서 중요한 역할을 하고 있다. 최근 들어, 기존의 고점도 엔진 오일에서 엔진의 효율(연비)을 향상시키기 위해 저점도(low-viscosity)의 엔진 오일에 대한 관심이 증가하고 있다. In tribological systems, lubrication plays an important role in terms of durability. Typically, engine oil is used for smooth and high-speed motion of an automobile engine, and the engine oil plays an important role in terms of efficiency and durability in automobiles. In recent years, interest in low-viscosity engine oil has increased in order to improve engine efficiency (fuel efficiency) from the existing high-viscosity engine oil.

기존의 마찰 시스템에서는 엔진 오일의 밀도, 점도와 같은 큰 규모(bulk)의 특성에 주로 관심이 있었으나, 최근 가공기술의 발달로 저조도 표면 구현 및 다양한 화학적 첨가물들의 개발로 인해 상기 엔진 오일 및 상기 엔진 오일과 접촉하는 금속 계면(interface)에서의 상호 작용을 이해하기 위해 미시적 관점(microscopy)에서 다양한 분석 방법을 적용하고 있다.In the existing friction system, there was mainly interest in the characteristics of a large scale (bulk) such as density and viscosity of engine oil. However, due to the development of a low roughness surface and the development of various chemical additives due to the recent development of processing technology, the engine oil and the engine oil Various analytical methods have been applied from a microscopy point of view to understand the interaction at the metal interface in contact with the metal.

그러나, 기존의 분석 방법에서는 상기 액체 및 고체의 극성 표면 에너지 및 비극성 표면 에너지를 분석함으로써, 상기 액체 및 고체 계면의 상호 작용을 분석하는 방법은 제시되지 않고 있다. However, in the conventional analysis method, by analyzing the polar surface energy and the non-polar surface energy of the liquid and the solid, a method for analyzing the interaction between the liquid and the solid interface is not presented.

KR 10-2054856 B1KR 10-2054856 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 OWRK의 모델을 이용하여, 액체 및 고체의 극성 표면 에너지 및 비극성 표면 에너지를 계산하여, 상기 액체 및 고체 계면의 상호 작용을 분석할 수 있는 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to calculate the polar surface energy and non-polar surface energy of liquid and solid using the OWRK model, and the interaction between the liquid and solid interface An object of the present invention is to provide a method for correlating the surface energy of liquids and solids that can analyze

상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법은 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 제 1단계, 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하는 제 2단계 및 상기 액체 및 고체 계면의 상호 작용을 분석하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problems, the surface energy correlation analysis method of the liquid and the solid according to an embodiment of the present invention is to calculate the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid A first step, a second step of calculating the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy (γ SD ) of the solid, and a third step of analyzing the interaction between the liquid and the solid interface.

또한, 상기 제 1단계는 상기 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지(PTFE) 표면에서 상기 액체의 접촉각(θPTFE)을 측정하는 제 1-1단계, 상기 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지 표면에서 상기 액체의 접촉각(θPTFE)을 수학식 γLD=(γL(cosθPTFE+1))2/80에 대입하여, 상기 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 제 1-2단계 및 상기 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 수학식 γLPLLD에 대입하여, 상기 액체의 극성 표면 에너지(γLP)를 계산하는 제 1-3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first step is a first step of measuring the total surface energy (γ L ) of the liquid and the contact angle (θ PTFE ) of the liquid on the surface of the fluororesin (PTFE), the total surface energy of the liquid (γ L ) L ) and the contact angle (θ PTFE ) of the liquid on the surface of the fluororesin by substituting the equation γ LD = (γ L (cosθ PTFE +1)) 2 /80 to calculate the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid and substituting the total surface energy (γ L ) and non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid into the formula γ LPLLD , and the polar surface energy of the liquid (γ LP ) It is characterized in that it includes steps 1-3 of calculating

또한, 상기 제 2단계는 극성 표면 에너지(γL2P) 및 비극성 표면 에너지(γL2D)를 사전에 알고 있는 2종의 액체에 대해, 상기 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS2)을 각각 측정하는 제 2-1단계 및 상기 2종의 액체에 대해, 액체의 극성 표면 에너지(γL2P), 비극성 표면 에너지(γL2D), 전체 표면 에너지(γL2) 및 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS2)을 수학식 (γSDγL2D)1/2+(γSPγL2P)1/2=0.5γL2(cosθS2+1)에 각각 대입하여, 상기 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하는 제 2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the second step, for two liquids for which the polar surface energy (γ L2P ) and the non-polar surface energy (γ L2D ) are known in advance, the contact angle (θ S2 ) of the liquid on the solid surface is measured, respectively. For step 2-1 and the above two liquids, the polar surface energy (γ L2P ), non-polar surface energy (γ L2D ), total surface energy (γ L2 ) and contact angle of the liquid on the solid surface (θ S2 ) of the liquid By substituting each of the formulas (γ SD γ L2D ) 1/2 +(γ SP γ L2P ) 1/2 =0.5γ L2 (cosθ S2 +1), the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy of the solid (γ SD ) It is characterized in that it includes a step 2-2 of calculating.

또한, 상기 제 3단계는 상기 1단계의 액체 및 상기 2단계의 고체에 대해, 수학식 ΔGS-L=-2[(γSDγLD)0.5+(γSPγLP)0.5]을 이용하여, 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)를 계산하는 제 3-1단계, 상기 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)의 절대값에서 상기 액체의 표면 에너지(γL)를 차감한 값의 절대값으로, 상기 고체 표면 기준의 적합성(compatibility)을 계산하는 제 3-2단계, 상기 고체 표면에서 상기 액체의 접촉각(θS)을 측정하는 제 3-3단계 및 상기 적합성 및 상기 고체 표면에서 상기 액체의 접촉각(θS)을 비교하는 제 3-4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the third step, for the liquid of the first step and the solid of the second step, using the formula ΔG SL =-2[(γ SD γ LD ) 0.5 +(γ SP γ LP ) 0.5 ], In the 3-1 step of calculating the Gibbs free energy ( ΔG SL ) of Step 3-2 of calculating the compatibility of a solid surface reference, Step 3-3 of measuring the contact angle (θ S ) of the liquid on the solid surface and the compatibility and the contact angle of the liquid on the solid surface ( θ S ) It is characterized in that it includes the third and fourth steps of comparing.

본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에서는 자동차 엔진의 윤활에 사용되는 엔진 오일에 대해, 표면 에너지의 관점에서 OWRK 모델을 이용하여, 상기 엔진 오일 및 상기 엔진 오일과 접촉하는 금속의 극성(polar) 및 비극성(non-polar or dispersive) 요소의 비율을 계산하여, 상기 엔진 오일 및 금속 계면의 상호 작용을 분석함으로써, 상기 금속 표면에 대한 상기 엔진 오일의 젖음성(wettability)을 예측할 수 있는 효과가 있다. In the method for analyzing the surface energy correlation between liquid and solid according to an embodiment of the present invention, the engine oil and the engine oil and Wettability of the engine oil to the metal surface by analyzing the interaction of the engine oil and metal interface by calculating the ratio of polar and non-polar or dispersive components of the metal in contact has a predictable effect.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 S100 단계에 대한 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 S200 단계에 대한 순서도이다.
도 4는 도 1에 도시된 S300 단계에 대한 순서도이다.
도 5는 엔진 오일 3종에 대한 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 엔진 오일 3종에 대한 전체, 비극성 및 극성 표면 에너지(γL, γLD, γLP)의 계산 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 금속 3종에 대한 금속 표면에서 물의 접촉각의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 금속 3종에 대한 금속 표면에서 DIM의 접촉각의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 금속 3종에 대한 전체, 비극성 및 극성 표면 에너지(γS, γSD, γSP)의 계산 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 엔진 오일 3종, 금속 3종에 대한 적합성의 계산 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart of a method for analyzing the surface energy correlation between a liquid and a solid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for step S100 shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a flowchart for step S200 shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a flowchart for step S300 shown in FIG. 1 .
5 is a graph showing the measurement results of the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the surface of the fluororesin for three types of engine oil.
6 is a graph showing the calculation results of total, non-polar, and polar surface energy (γ L , γ LD , γ LP ) for three engine oils.
7 is a graph showing the measurement results of the contact angle of water on the metal surface for three types of metals.
8 is a graph showing the measurement results of the contact angle of the DIM on the metal surface for three types of metals.
9 is a graph showing the calculation results of total, non-polar, and polar surface energies (γ S , γ SD , γ SP ) for three metals.
10 is a graph showing the results of calculation of suitability for three types of engine oil and three types of metals.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention.

그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.However, the following examples are merely examples to help the understanding of the present invention, thereby not reducing or limiting the scope of the present invention. In addition, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에 대한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법은 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 단계(S100), 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하는 단계(S200) 및 액체 및 고체 표면의 상호 작용을 분석하는 단계(S300)를 포함하여 구성된다.1 is a flowchart of a method for analyzing the surface energy correlation between a liquid and a solid according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the method for analyzing the surface energy correlation between the liquid and the solid according to an embodiment of the present invention comprises the steps of calculating the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid (S100), It consists of calculating the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy (γ SD ) of the solid ( S200 ) and analyzing the interaction between the liquid and the solid surface ( S300 ).

먼저, 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 단계(S100)에 대해 설명하기로 한다. First, the step of calculating the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid ( S100 ) will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에서는 OWRK(Owens-Wendt-Rabel-Kaelble) 모델을 이용하여, 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산할 수 있다. In the method for analyzing the surface energy correlation between liquid and solid according to an embodiment of the present invention, the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid are used using the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK) model. ) can be calculated.

먼저, 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD), 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)에 관한 관계식은 수학식 1과 같다.First, the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid, the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the solid are related to the relational equations (1).

(수학식 1)(Equation 1)

SDγLD)1/2+(γSPγLP)1/2=0.5γL(cosθ+1)SD γ LD ) 1/2 +(γ SP γ LP ) 1/2 =0.5γ L (cosθ+1)

여기서, γ는 표면 에너지, 아래 첨자 S 및 L은 각각 고체(solid) 및 액체(liquid)를 의미한다. 그리고, 아래 첨자 P 및 D는 각각 극성(polar) 및 비극성(nonpolar or dispersive), θ는 고체 표면에서 액체의 접촉각(contact angle)을 의미한다.Here, γ is the surface energy, and the subscripts S and L are solid and liquid, respectively. And, the subscripts P and D are polar and nonpolar (nonpolar or dispersive), respectively, and θ means the contact angle of the liquid on the solid surface.

(수학식 2)(Equation 2)

γLPLLD γ LPLLD

여기서, γLP , γL 및 γLD는 각각 액체의 극성 표면 에너지, 액체의 전체 표면 에너지 및 액체의 비극성 표면 에너지를 의미한다. Here, γ LP , γ L and γ LD mean the polar surface energy of the liquid, the total surface energy of the liquid and the non-polar surface energy of the liquid, respectively.

(수학식 3)(Equation 3)

γSSPSD γ SSPSD

여기서, γS, γSP 및 γSD는 각각 고체의 전체 표면 에너지, 고체의 극성 표면 에너지 및 고체의 비극성 표면 에너지를 의미한다. Here, γ S , γ SP and γ SD mean the total surface energy of the solid, the polar surface energy of the solid, and the non-polar surface energy of the solid, respectively.

액체의 전체 표면 에너지(γL), 즉 액체의 표면 장력은 쉽게 측정할 수 있으나, 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 또는 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 직접적으로 측정하기는 어렵다.Although the total surface energy (γ L ) of a liquid, that is, the surface tension of a liquid, can be easily measured, it is difficult to directly measure the polar surface energy (γ LP ) of a liquid or the non-polar surface energy (γ LD ) of a liquid.

이 경우, 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지(PTFE, Polytetrafluoroethylene)와 같이 비극성 표면 에너지(γSD)가 0인 고체 표면에서 액체의 접촉각(θPTFE)을 측정하여, 수학식 1에 대입하면, 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 쉽게 계산할 수 있다.In this case, the total surface energy of the liquid (γ L ) and the contact angle of the liquid (θ PTFE ) on the solid surface where the non-polar surface energy (γ SD ) is 0, such as a fluororesin (PTFE, Polytetrafluoroethylene), is measured in Equation 1 Substituting this, we can easily calculate the nonpolar surface energy (γ LD ) of the liquid.

구체적으로, 불소수지의 전체 표면 에너지 γS=20, 불소수지의 극성 표면 에너지 γSP=20, 불소수지의 비극성 표면 에너지 γSD=0을 수학식 1에 대입한 후, 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)에 대해 정리하면, 수학식 4와 같다. Specifically, after substituting the total surface energy γ S = 20 of the fluororesin, the polar surface energy γ SP = 20 of the fluororesin, and the non-polar surface energy γ SD = 0 of the fluororesin into Equation 1, the non-polar surface energy of the liquid ( γ LD ) is summarized as in Equation 4.

(수학식 4)(Equation 4)

γLD=(γL(cosθPTFE+1))2/80γ LD =(γ L (cosθ PTFE +1)) 2 /80

여기서, γLD, γL 및 θPTFE는 각각 액체의 비극성 표면 에너지, 액체의 전체 표면 에너지 및 불소수지 평면에서 액체의 접촉각을 의미한다. Here, γ LD , γ L and θ PTFE mean the nonpolar surface energy of the liquid, the total surface energy of the liquid and the contact angle of the liquid in the plane of the fluororesin, respectively.

먼저, 사전에 측정된 액체의 전체 표면 에너지(γL), 불소수지 표면에서 액체의 접촉각(θPTFE)을 수학식 4에 대입하여, 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산한다. 그 이후, 액체의 비극성 표면 에너지(γLD) 및 액체의 전체 표면 에너지(γL)를 수학식 2에 대입하면, 액체의 극성 표면 에너지(γLP)를 쉽게 계산할 수 있다. First, by substituting the pre-measured total surface energy (γ L ) of the liquid and the contact angle of the liquid on the fluororesin surface (θ PTFE ) into Equation 4, the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid is calculated. After that, by substituting the nonpolar surface energy (γ LD ) of the liquid and the total surface energy (γ L ) of the liquid into Equation 2, the polar surface energy (γ LP ) of the liquid can be easily calculated.

따라서, 액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 단계(S100)를 정리하면 다음과 같다. Accordingly, the step (S100) of calculating the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid is summarized as follows.

도 2는 도 1에 도시된 S100 단계에 대한 순서도이다. FIG. 2 is a flowchart for step S100 shown in FIG. 1 .

도 2를 참조하면, Ring method(SEO사의 표면 장력 분석기)를 이용하여, 액체의 전체 표면 에너지(γL)를 측정한다. 그 이후, 정적법(Sessile drop)(펨토바이오메드사의 Smartdrop)을 이용하여, 불소수지 표면에서 액체의 접촉각(θPTFE)을 측정한다.(S110)Referring to Figure 2, using the Ring method (SEO's surface tension analyzer), the total surface energy (γ L ) of the liquid is measured. After that, using a sessile drop (Smartdrop from Femtobiomed), the contact angle (θ PTFE ) of the liquid on the surface of the fluororesin is measured. (S110)

그 이후, S110 단계에서 측정된 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지 표면에서 액체의 접촉각(θPTFE)을 수학식 4, γLD=(γL(cosθPTFE+1))2/80에 대입하여, 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산한다.(S120)After that, the total surface energy (γ L ) of the liquid measured in step S110 and the contact angle (θ PTFE ) of the liquid on the surface of the fluororesin are calculated in Equation 4, γ LD = (γ L (cosθ PTFE +1)) 2 /80 Substituting into , calculate the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid (S120).

그 이후, S110 단계에서 측정된 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 S120단계에서 계산된 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 수학식 2, γLPLLD에 대입하여, 액체의 극성 표면 에너지(γLP)를 계산한다.(S130)After that, by substituting the total surface energy (γ L ) of the liquid measured in step S110 and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid calculated in step S120 into Equation 2, γ LPLLD , the liquid Calculate the polar surface energy (γ LP ) of (S130)

다음으로, 고체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 단계(S200)에 대해 설명하기로 한다.Next, the step of calculating the polar surface energy (γ LP ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the solid ( S200 ) will be described.

도 3은 도 1에 도시된 S200 단계에 대한 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart for step S200 shown in FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 액체의 극성 표면 에너지(γL2P) 및 액체의 비극성 표면 에너지(γL2D)를 사전에 알고 있는 2종의 액체에 대해, 정적법을 이용하여 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS2)을 각각 측정한다.(S210)Referring to FIG. 3 , for two liquids for which the polar surface energy (γ L2P ) and the non-polar surface energy (γ L2D ) of the liquid are known in advance, the contact angle (θ) of the liquid on the solid surface using the static method S2 ) is measured, respectively. (S210)

그 이후, 상기 2종의 액체에 대해, 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS2), 액체의 극성 표면 에너지(γL2P), 액체의 비극성 표면 에너지(γL2D) 및 액체의 전체 표면 에너지(γL2)를 수학식 1, (γSDγL2D)1/2 + (γSPγL2P)1/2=0.5γL2(cosθS2+1)에 각각 대입한 연립 방정식을 풀어, 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산한다.(S220)Then, for the above two liquids, the contact angle of the liquid at the solid surface (θ S2 ), the polar surface energy of the liquid (γ L2P ), the non-polar surface energy of the liquid (γ L2D ), and the total surface energy of the liquid (γ L2 ) ) in Equation 1, (γ SD γ L2D ) 1/2 + (γ SP γ L2P ) 1/2 =0.5γ L2 (cosθ S2 +1) by solving the simultaneous equations, the polar surface energy of the solid ( Calculate γ SP ) and non-polar surface energy (γ SD ). (S220)

다음으로, 액체 및 고체 표면의 상호 작용을 분석하는 단계(S300)에 대해 설명하기로 한다.Next, the step of analyzing the interaction between the liquid and the solid surface (S300) will be described.

도 4는 도 1에 도시된 S300 단계에 대한 순서도이다. 도 4를 참조하면, S100 단계의 액체 및 S200 단계의 고체에 대해, 수학식 5를 이용하여, 계면의 깁스 프리 에너지(Gibbs free energy)(ΔGS-L)를 계산한다.(S310)FIG. 4 is a flowchart for step S300 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 4 , for the liquid in step S100 and the solid in step S200, using Equation 5, the Gibbs free energy (ΔG SL ) of the interface is calculated. (S310)

계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)를 계산하기 위한 수학식 5는 다음과 같다. Equation 5 for calculating the Gibbs free energy (ΔG SL ) of the interface is as follows.

(수학식 5)(Equation 5)

ΔGS-L=-2[(γSDγLD)0.5+(γSPγLP)0.5]ΔG SL =-2[(γ SD γ LD ) 0.5 +(γ SP γ LP ) 0.5 ]

여기서, ΔGS-L는 계면의 깁스 프리 에너지를 의미한다. Here, ΔG SL means the Gibbs free energy of the interface.

그리고, 수학식 6과 같이, 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)의 절대값에서 S100 단계의 액체의 표면 에너지(γL)를 차감한 값의 절대값으로, 고체 표면 기준의 적합성(compatibility)을 계산한다.(S320)And, as shown in Equation 6, the absolute value of the value obtained by subtracting the surface energy (γ L ) of the liquid in step S100 from the absolute value of the Gibbs free energy (ΔG SL ) of the interface, compatibility of the solid surface standard Calculate. (S320)

(수학식 6)(Equation 6)

Compatibility=abs(abs(ΔGS-L)-γL)Compatibility=abs(abs(ΔG SL )-γ L )

이때, 수학식 6의 계산 결과가 상대적으로 클수록 적합성이 높고, 수학식 6의 계산 결과가 상대적으로 작을수록 적합성이 낮은 것으로 판단한다.In this case, it is determined that suitability is high as the calculation result of Equation 6 is relatively large, and suitability is low as the calculation result of Equation 6 is relatively small.

그 이후, 정적법을 이용하여, S200 단계의 고체 표면에서, S100 단계의 액체의 접촉각(θS)을 측정한다.(S330)After that, using the static method, the contact angle (θ S ) of the liquid in step S100 is measured on the solid surface of step S200. (S330)

그 이후, S320 단계에서 계산된 적합성 및 S330 단계에서 측정된 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS)을 비교한다.(S340)Thereafter, the suitability calculated in step S320 and the contact angle θ S of the liquid on the solid surface measured in step S330 are compared. (S340)

(실험예 1)(Experimental Example 1)

실험예 1에서는 점도가 서로 다른 엔진 오일(0w16, 5w30, 10w60) 3종에 대해 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하였다.In Experimental Example 1, polar surface energy (γ LP ) and non-polar surface energy (γ LD ) were calculated for three engine oils (0w16, 5w30, 10w60) having different viscosities.

먼저, Ring method를 이용하여, 25℃에서 엔진 오일의 전체 표면 에너지(γL)를 측정하였다. First, using the Ring method, the total surface energy (γ L ) of the engine oil at 25 ℃ was measured.

그 이후. 정적법을 이용하여, 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)을 상온에서 10회 이상 반복 측정하였다.after that. Using the static method, the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the surface of the fluororesin was repeatedly measured at room temperature 10 times or more.

엔진 오일 3종에 대한 전체 표면 에너지(γL), 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)의 측정 결과는 표 1 및 도 5에 정리하여, 나타내었다. The measurement results of the total surface energy (γ L ) and the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the surface of the fluororesin for the three engine oils are summarized in Table 1 and FIG. 5 , and are shown.

엔진 오일engine oil 밀도
[g/m3]
density
[g/m 3 ]
동점도
[cSt]
kinematic viscosity
[cSt]
전체 표면 에너지
L)[mN/m]
total surface energy
L ) [mN/m]
불소수지 표면에서
접촉각(θPTFE)[°]
on the surface of the fluororesin
Contact angle (θ PTFE )[°]
0w16 0w16 0.8390.839 27.627.6 29.9±0.09 29.9±0.09 56.3±3.156.3±3.1 5w305w30 0.8450.845 60.860.8 30.5±0.3130.5±0.31 59.7±2.759.7±2.7 10w6010w60 0.836 0.836 151 151 30.1±0.2930.1±0.29 61.7±3.661.7±3.6

표 1은 엔진 오일 3종에 대한 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)의 측정 결과이고, 도 5는 엔진 오일 3종에 대한 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.Table 1 shows the measurement results of the total surface energy (γ L ) and the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the fluororesin surface for three engine oils, and FIG. 5 is the engine oil on the fluororesin surface for the three engine oils. It is a graph showing the measurement result of the contact angle (θ PTFE ).

표 1 및 도 5를 참고하면, 점도가 다른 엔진 오일 3종의 전체 표면 에너지(γL)는 약 30mN/m와 유사한 수준으로 측정되었다. 그리고, 엔진 오일의 점도가 증가할수록, 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)이 증가하는 것을 알 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 5 , the total surface energy (γ L ) of three engine oils having different viscosities was measured at a level similar to about 30 mN/m. And, as the viscosity of the engine oil increases, it can be seen that the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the surface of the fluororesin increases.

그 이후, 엔진 오일의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)을 수학식 4, γLD=(γL(cosθPTFE+1))2/80에 대입하여, 엔진 오일의 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하였다.After that, by substituting the total surface energy (γ L ) of the engine oil and the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the surface of the fluororesin into Equation 4, γ LD = (γ L (cosθ PTFE +1)) 2 /80 , the non-polar surface energy (γ LD ) of engine oil was calculated.

그 이후, 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 엔진 오일의 비극성 표면 에너지(γLD)를 수학식 2, γLPLLD에 대입하여, 엔진 오일의 극성 표면 에너지(γLP)를 계산하였다. After that, by substituting the total surface energy of the liquid (γ L ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the engine oil into Equation 2, γ LPLLD , the polar surface energy of the engine oil (γ LP ) was calculated.

엔진 오일 3종에 대한 전체 표면 에너지(γL), 비극성 표면 에너지(γLD) 및 극성 표면 에너지(γLP)의 계산 결과는 표 2 및 도 6에 정리하여, 나타내었다.The calculation results of the total surface energy (γ L ), non-polar surface energy (γ LD ), and polar surface energy (γ LP ) for three engine oils are summarized in Tables 2 and 6 and shown.

엔진 오일engine oil 동점도
[cSt]
kinematic viscosity
[cSt]
전체 표면 에너지
L)[mN/m]
total surface energy
L ) [mN/m]
비극성 표면 에너지
LD)[mN/m]
non-polar surface energy
LD ) [mN/m]
극성 표면 에너지
LP)[mN/m]
Polar surface energy
LP ) [mN/m]
0w16 0w16 27.627.6 29.929.9 27.0027.00 2.90 2.90 5w305w30 60.860.8 30.530.5 26.3126.31 4.194.19 10w6010w60 151151 30.130.1 24.6124.61 5.495.49

표 2는 엔진 오일 3종에 대한 전체, 비극성 및 극성 표면 에너지(γL, γLD, γLP)의 계산 결과이고, 도 6은 엔진 오일 3종에 대한 전체, 비극성 및 극성 표면 에너지(γL, γLD, γLP)의 계산 결과를 나타낸 그래프이다.Table 2 shows the calculation results of total, non-polar, and polar surface energies (γ L , γ LD , γ LP ) for three engine oils, and FIG. 6 shows total, non-polar and polar surface energies (γ L ) for three engine oils. , γ LD , γ LP ) is a graph showing the calculation results.

표 2 및 도 6을 참조하면, 점도가 큰 엔진 오일에서, 엔진 오일의 전체 표면 에너지(γL) 중에서 엔진 오일의 극성 표면 에너지(γLP)의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 불소수지와 같이 비극성 표면 에너지(γSD)가 없는 고체 표면에서는 엔진 오일의 극성 표면 에너지(γLP)가 증가할수록, 엔진 오일의 비극성 표면 에너지(γLD)의 비율이 감소하게 되며, 이로 인해 불소수지 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θPTFE)은 증가하게 된다.Referring to Table 2 and FIG. 6 , it can be seen that in engine oil having a large viscosity, the ratio of the polar surface energy (γ LP ) of the engine oil to the total surface energy (γ L ) of the engine oil increases. Therefore, on a solid surface without non-polar surface energy (γ SD ), such as a fluororesin, as the polar surface energy (γ LP ) of the engine oil increases, the ratio of the non-polar surface energy (γ LD ) of the engine oil decreases, thereby Due to this, the contact angle (θ PTFE ) of the engine oil on the surface of the fluororesin increases.

(실험예 2)(Experimental Example 2)

실험예 2에서는 금속 샘플 3종(Steel, Si-DLC, CrN)에 대한 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하였다.In Experimental Example 2, polar surface energy (γ SP ) and non-polar surface energy (γ SD ) for three metal samples (Steel, Si-DLC, CrN) were calculated.

먼저, 액체의 극성 표면 에너지(γL2P) 및 비극성 표면 에너지(γL2D)를 사전에 알고 있는 2종의 액체, 물 및 DIM(diiodomethane)에 대해, 정적법을 이용하여 금속 표면에서 액체의 접촉각(θS2)을 각각 측정하였다. First, for two liquids, water, and diiodomethane (DIM) whose polar surface energy (γ L2P ) and non-polar surface energy (γ L2D ) are known in advance, the contact angle of the liquid on the metal surface ( θ S2 ) was measured, respectively.

그 이후, 2종의 액체, 물 및 DIM에 대해, 금속 표면에서 액체의 접촉각(θS2), 액체의 극성 표면 에너지(γL2P), 액체의 비극성 표면 에너지(γL2D) 및 액체의 전체 표면 에너지(γL2)를 수학식 1, (γSDγL2D)1/2+(γSPγL2P)1/2=0.5γL2(cosθS2+1)에 각각 대입한 연립 방정식을 풀어, 금속의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하였다. Then, for two liquids, water and DIM, the contact angle of the liquid at the metal surface (θ S2 ), the polar surface energy of the liquid (γ L2P ), the non-polar surface energy of the liquid (γ L2D ) and the total surface energy of the liquid Solve the simultaneous equations by substituting (γ L2 ) into Equation 1, (γ SD γ L2D ) 1/2 +(γ SP γ L2P ) 1/2 =0.5γ L2 (cosθ S2 +1), respectively, and the polarity of the metal Surface energy (γ SP ) and non-polar surface energy (γ SD ) were calculated.

금속 3종에 대한 금속 표면에서 물 및 DIM의 접촉각(θS2)의 측정 결과, 금속의 비극성 표면 에너지(γSD), 극성 표면 에너지(γSP) 및 전체 표면 에너지(γS)의 계산 결과는 표 3, 도 7, 도 8 및 도 9에 정리하여, 나타내었다.As a result of measuring the contact angle (θ S2 ) of water and DIM on the metal surface for three metals, the calculation results of the non-polar surface energy (γ SD ), polar surface energy (γ SP ), and total surface energy (γ S ) of the metal are Table 3, Fig. 7, Fig. 8 and Fig. 9 are summarized and shown.

금속metal 접촉각(θS2)[°]Contact angle (θ S2 )[°] 표면 에너지[mN/m]surface energy [mN/m] water DIMDIM 비극성(γSD)Nonpolar (γ SD ) 극성(γSP)Polarity (γ SP ) 전체(γS)Total (γ S ) SteelSteel 89.8 ±1.989.8 ±1.9 53.1±1.553.1±1.5 32.5532.55 1.911.91 34.4634.46 Si-DLCSi-DLC 73.8 ±4.973.8 ±4.9 43.6±3.343.6±3.3 37.7337.73 6.246.24 43.9843.98 CrNCrN 98.8 ±3.898.8 ±3.8 52.2±2.952.2±2.9 33.0333.03 0.320.32 33.3433.34

표 3은 금속 3종에 대한 금속 표면에서 물 및 DIM의 접촉각(θS2)의 측정 결과, 금속 3종에 대한 전체, 비극성 및 극성 표면 에너지(γS, γSD, γSP)의 계산 결과이다. 도 7은 금속 3종에 대한 금속 표면에서 물의 접촉각의 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 금속 3종에 대한 금속 표면에서 DIM의 접촉각의 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9는 금속 3종에 대한 전체, 비극성 및 극성 표면 에너지(γS, γSD, γSP)의 계산 결과를 나타낸 그래프이다. Table 3 is the measurement result of the contact angle (θ S2 ) of water and DIM on the metal surface for three types of metals, and the calculation results of total, non-polar and polar surface energies (γ S , γ SD , γ SP ) for three types of metals . 7 is a graph showing the measurement result of the contact angle of water on the metal surface for three types of metals, FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the contact angle of DIM on the metal surface for three types of metals, and FIG. It is a graph showing the calculation results of total, non-polar and polar surface energies (γ S , γ SD , γ SP ).

표 3, 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, Si-DLC 금속에서, 금속 표면에서 물 및 DIM의 접촉각(θS2)이 가장 작고, 금속의 전체 표면 에너지(γS)가 가장 큰 것을 알 수 있다. (Si-DLC >> Steel > CrN) 그리고, Si-DLC 금속에서, 금속의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)의 비율의 차이가 가장 큰 것을 알 수 있다. Referring to Table 3, 7, 8 and 9, in the Si-DLC metal, the contact angle (θ S2 ) of water and DIM on the metal surface is the smallest, and the total surface energy (γ S ) of the metal is the largest. Able to know. (Si-DLC >> Steel > CrN) And, in Si-DLC metal, it can be seen that the difference between the ratio of the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy (γ SD ) of the metal is the largest.

(실험예 3)(Experimental Example 3)

실험예 3에서는 실험예 1의 엔진 오일 3종, 실험예 2의 금속 3종에 대해, 엔진 오일 및 금속 계면의 상호 작용을 분석하였다. In Experimental Example 3, the interaction between the engine oil and the metal interface was analyzed for three types of engine oil of Experimental Example 1 and three types of metals of Experimental Example 2.

먼저, 수학식 5, ΔGS-L=-2[(γSDγLD)0.5+(γSPγLP)0.5]를 이용하여, 실험예 1의 엔진 오일 3종 및 실험예 2 금속 3종에 대해, 계면의 깁스 프리 에너지(Gibbs free energy)(ΔGS-L)를 계산하였다. First, using Equation 5, ΔG SL =-2[(γ SD γ LD ) 0.5 +(γ SP γ LP ) 0.5 ], for three engine oils of Experimental Example 1 and three types of metals in Experimental Example 2, The Gibbs free energy (ΔG SL ) of the interface was calculated.

엔진 오일 3종, 금속 3종에 대한 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)의 계산 결과는 표 4에 정리하여, 나타내었다.The calculation results of the Gibbs free energy (ΔG SL ) at the interface for three engine oils and three metals are summarized in Table 4 and shown.

계면의 깁스
프리 에너지(ΔGS-L)
interface cast
Free energy (ΔG SL )
SteelSteel Si-DLCSi-DLC CrNCrN
OW16OW16 -64.3-64.3 -72.2-72.2 -62.0-62.0 5W305W30 -64.5-64.5 -73.1-73.1 -61.6-61.6 10W6010W60 -63.4-63.4 -72.5-72.5 -60.1-60.1

표 4는 엔진 오일 3종, 금속 3종에 대한 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)의 계산 결과이다. Table 4 shows the calculation results of the Gibbs free energy (ΔG SL ) of the interface for three engine oils and three metals.

그 이후, 수학식 6, Compatibility=abs(abs(ΔGS-L)-γL)를 이용하여, 실험예 1의 엔진 오일 3종 및 실험예 2의 금속 3종에 대해, 적합성(compatibility)을 계산하였다. After that, using Equation 6, Compatibility=abs(abs(ΔG SL )-γ L ), compatibility was calculated for three engine oils of Experimental Example 1 and three metals of Experimental Example 2. .

엔진 오일 3종, 금속 3종에 대한 적합성(compatibility)의 계산 결과는 표 5 및 도 10에 정리하여, 나타내었다.The calculation results of compatibility for three types of engine oil and three types of metals are summarized in Tables 5 and 10, and are shown.

적합성compatibility SteelSteel Si-DLCSi-DLC CrNCrN OW16OW16 34.434.4 42.342.3 32.132.1 5W305W30 34.034.0 42.642.6 31.131.1 10W6010W60 33.433.4 42.442.4 30.030.0

표 5는 엔진 오일 3종, 금속 3종에 대한 적합성의 계산 결과이고, 10은 엔진 오일 3종, 금속 3종에 대한 적합성의 계산 결과를 나타낸 그래프이다.Table 5 shows the results of calculating the suitability for 3 types of engine oil and 3 types of metals, and 10 is a graph showing the calculation results of the compatibility for 3 types of engine oil and 3 types of metals.

표 5 및 도 10을 참조하면, 엔진 오일에 대한 금속의 적합성은 Si-DLC이 가장 크고, CrN이 가장 작다는 것을 알 수 있다. 그리고, 극성 표면 에너지(γSP)가 큰 Si-DLC의 경우, 엔진 오일에 대한 적합성의 편차가 작고, 극성 표면 에너지(γSP)가 작은 CrN의 경우, 엔진 오일에 대한 적합성의 편차가 큰 것을 알 수 있다. Referring to Table 5 and FIG. 10 , it can be seen that Si-DLC has the greatest suitability of metals for engine oil and CrN has the smallest. And, in the case of Si-DLC having a large polar surface energy (γ SP ), the variation in compatibility for engine oil is small, and in the case of CrN having a small polar surface energy (γ SP ), the variation in compatibility to engine oil is large. Able to know.

그 이후, 정적법을 이용하여, 금속 3종의 표면에서 엔진 오일 2종의 접촉각(θS)을 각각 측정하였다. 금속 3종의 표면에서 엔진 오일 2종의 접촉각(θS)을 각각 측정한 결과는 표 6에 정리하여, 나타내었다. After that, the contact angles (θ S ) of the two types of engine oil on the surfaces of the three types of metals were measured using a static method, respectively. The results of measuring the contact angles (θ S ) of two types of engine oil on the surfaces of three types of metals are summarized in Table 6 and shown.

엔진 오일engine oil 0W160W16 10W6010W60 금속metal SteelSteel Si-DLCSi-DLC CrNCrN SteelSteel Si-DLCSi-DLC CrNCrN 접촉각(θS)
[°]
contact angle (θ S )
[°]
15±1.315±1.3 12±1.212±1.2 13±2.013±2.0 19±2.019±2.0 14±2.114±2.1 23±1.123±1.1

표 6은 금속 3종의 표면에서 엔진 오일 2종의 접촉각(θS)의 측정 결과이다. 표 5 및 표 6을 참조하면, 엔진 오일에 대한 적합성이 가장 큰 Si-DLC 표면에서 엔진 오일의 접촉각(θS)이 가장 낮다. 따라서, Si-DLC 금속 표면에 대한 엔진 오일의 젖음성이 가장 우수한 것을 알 수 있다. 한편, 극성 표면 에너지(γLP)가 상대적으로 큰 엔진 오일 10W60에서 접촉각(θS)의 편차가 큰 것을 알 수 있다.Table 6 shows the measurement results of contact angles (θ S ) of two types of engine oil on the surfaces of three types of metals. Referring to Tables 5 and 6, the contact angle (θ S ) of the engine oil is the lowest on the Si-DLC surface having the greatest suitability for engine oil. Therefore, it can be seen that the wettability of the engine oil to the Si-DLC metal surface is the best. On the other hand, it can be seen that the deviation of the contact angle (θ S ) in the engine oil 10W60 having a relatively large polar surface energy (γ LP ) is large.

본 발명의 일실시예에 따른 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법에서는 자동차 엔진의 윤활에 사용되는 엔진 오일에 대해, 표면 에너지의 관점에서 OWRK 모델을 이용하여, 상기 엔진 오일 및 상기 엔진 오일과 접촉하는 금속의 극성(polar) 및 비극성(non-polar or dispersive) 요소의 비율을 계산하여, 상기 엔진 오일 및 금속 계면의 상호 작용을 분석함으로써, 상기 금속 표면에 대한 상기 엔진 오일의 젖음성(wettability)을 예측할 수 있는 효과가 있다.In the method for analyzing the surface energy correlation between liquid and solid according to an embodiment of the present invention, the engine oil and the engine oil and Wettability of the engine oil to the metal surface by analyzing the interaction of the engine oil and metal interface by calculating the ratio of the polar and non-polar or dispersive components of the metal in contact has a predictable effect.

이상과 같이 본 발명은 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법을 제공하고자 하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시예는 단지 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허 청구범위를 기준으로 하되, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시예에도 미친다 할 것이다.As described above, the present invention has a main technical idea to provide a method for analyzing the surface energy correlation between liquid and solid, and the embodiment described above with reference to the drawings is only one embodiment, and the true The scope of rights is based on the claims, but will also extend to equivalent embodiments that may exist in various ways.

Claims (4)

액체의 극성 표면 에너지(γLP) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 제 1단계;
고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하는 제 2단계; 및
상기 액체 및 고체 계면의 상호 작용을 분석하는 제 3단계;를 포함하고,
상기 제 1단계는
상기 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지(PTFE) 표면에서 상기 액체의 접촉각(θPTFE)을 측정하는 제 1-1단계;
상기 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 불소수지 표면에서 상기 액체의 접촉각(θPTFE)을 수학식 γLD=(γL(cosθPTFE+1))2/80에 대입하여, 상기 액체의 비극성 표면 에너지(γLD)를 계산하는 제 1-2단계; 및
상기 액체의 전체 표면 에너지(γL) 및 비극성 표면 에너지(γLD)를 수학식 γLPLLD에 대입하여, 상기 액체의 극성 표면 에너지(γLP)를 계산하는 제 1-3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법.
a first step of calculating the polar surface energy (γ LP ) and non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid;
a second step of calculating the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy (γ SD ) of the solid; and
A third step of analyzing the interaction of the liquid and solid interface; including,
The first step is
Step 1-1 measuring the total surface energy (γ L ) of the liquid and the contact angle (θ PTFE ) of the liquid on the fluororesin (PTFE) surface;
By substituting the total surface energy (γ L ) of the liquid and the contact angle (θ PTFE ) of the liquid on the surface of the fluororesin into the equation γ LD =(γ L (cosθ PTFE +1)) 2 /80, the non-polarity of the liquid Step 1-2 of calculating the surface energy (γ LD ); and
Substituting the total surface energy (γ L ) and the non-polar surface energy (γ LD ) of the liquid into the equation γ LPLLD , the polar surface energy (γ LP ) of the liquid is calculated in 1-3 Step; Surface energy correlation analysis method of a liquid and a solid comprising a.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제 2단계는
극성 표면 에너지(γL2P) 및 비극성 표면 에너지(γL2D)를 사전에 알고 있는 2종의 액체에 대해, 상기 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS2)을 각각 측정하는 제 2-1단계; 및
상기 2종의 액체에 대해, 액체의 극성 표면 에너지(γL2P), 비극성 표면 에너지(γL2D), 전체 표면 에너지(γL2) 및 고체 표면에서 액체의 접촉각(θS2)을 수학식 (γSDγL2D)1/2+(γSPγL2P)1/2=0.5γL2(cosθS2+1)에 각각 대입하여, 상기 고체의 극성 표면 에너지(γSP) 및 비극성 표면 에너지(γSD)를 계산하는 제 2-2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법.
The method of claim 1,
The second step is
a 2-1 step of measuring the contact angle (θ S2 ) of the liquid on the solid surface, respectively, for two liquids for which the polar surface energy (γ L2P ) and the non-polar surface energy (γ L2D ) are known in advance; and
For the above two liquids, the polar surface energy (γ L2P ), non-polar surface energy (γ L2D ), total surface energy (γ L2 ), and contact angle (θ S2 ) of the liquid on the solid surface of the liquid are calculated by the equation (γ SD γ L2D ) 1/2 +(γ SP γ L2P ) 1/2 =0.5γ L2 (cosθ S2 +1) by substituting, respectively, the polar surface energy (γ SP ) and the non-polar surface energy (γ SD ) of the solid A method of analyzing the correlation between surface energy of a liquid and a solid, comprising: a second step of calculating;
제 1항에 있어서,
상기 제 3단계는
상기 1단계의 액체 및 상기 2단계의 고체에 대해, 수학식 ΔGS-L=-2[(γSDγLD)0.5+(γSPγLP)0.5]을 이용하여, 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)를 계산하는 제 3-1단계;
상기 계면의 깁스 프리 에너지(ΔGS-L)의 절대값에서 상기 액체의 표면 에너지(γL)를 차감한 값의 절대값으로, 상기 고체 표면 기준의 적합성(compatibility)을 계산하는 제 3-2단계;
상기 고체 표면에서 상기 액체의 접촉각(θS)을 측정하는 제 3-3단계; 및
상기 적합성 및 상기 고체 표면에서 상기 액체의 접촉각(θS)을 비교하는 제 3-4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체와 고체의 표면 에너지 상관 관계 분석 방법.
The method of claim 1,
The third step is
For the liquid in step 1 and the solid in step 2, using the formula ΔG SL =-2[(γ SD γ LD ) 0.5 +(γ SP γ LP ) 0.5 ], the Gibbs free energy of the interface (ΔG SL ) step 3-1 to calculate;
a 3-2 step of calculating compatibility of the solid surface reference as an absolute value of a value obtained by subtracting the surface energy of the liquid (γ L ) from the absolute value of the Gibbs free energy (ΔG SL ) of the interface;
a third step of measuring the contact angle (θ S ) of the liquid on the solid surface; and
A method for analyzing the surface energy correlation between a liquid and a solid, comprising: a step 3-4 of comparing the suitability and the contact angle (θ S ) of the liquid on the surface of the solid.
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