본 연구에서는 레이저광선의 투영을 이용한 접촉각측정기구가 개발되었다. 이 새로운 방법은 편평한 표면분만 아니라 직격이 가는 섬유를 포함한 굴곡진 표면에서는 stationary, advancing그리고 receding contact angle-을 신속하고 정확하게 측정할 수 있게 하여 준다. 가는 레이저광선이 액체와 고체사이 계면의 끝을 통과하여 tangent screen의 각도를 재는 눈금상에 중심으로부터 방사상으로 두개의 선이 나타나게 된다. 이때 눈금상에 투영된 두개의 레이저광선 사이의 각도를 접촉각으로 결정한다. 이 새로운 기구를 사용한 결과, PMMA(Perspex-CQ)상에서의 접촉각은 문헌상의 접촉각과 일치함으로써 간편하고 정확한 접촉각 측정법임을 입증할 수 있었다.
Water covers 70% of the earth's surface and the human body consist of 75% of it. It is clear that water is one of the prime elements responsible for life on earth. Over the last 30 years or so, numerous studies have attempted to find out more about the water microscopically. In this paper, we investigated how the receding and advancing contact angle of the moving water droplet changes on a solid surface having various LJ epsilon parameters. To observe the dynamic contact angle history, a body force applied to all water molecules after obtained the water droplet in equilibrium with the solid surface. We obtained the density profile and receding and advancing contact angle of the moving water droplet
Numerical analysis of the heat transfer associated with droplet impact on a hot solid surface is performed by solving the mass, momentum and energy equations for the liquid-gas region. The deformed droplet shape is tracked by a level set method which is modified to achieve volume conservation during the whole calculation procedure and to include the effect of contact angle at the wall. The numerical method is validated through test calculations for the cases reported in the literature. Based on the numerical results, the effects of advancing/receding contact angle, impact velocity and droplet size on the heat transfer during droplet impact are quantified.
The variation in the shape of water droplet moving on atomistically smooth solid surface in the presence of a constant body force is simulated using molecular dynamics simulation. We investigated how the advancing and receding contact angle of the moving water droplet changes on a solid surface having various characteristic energies. From the MD simulation results, we obtained the density profile defined as the number of water molecules at a given position. Then, assuming the water droplet periphery to be a circle, we calculated the contact angles by using a nonlinear fitting of the half-density contour line. The present simulation clearly shows the different profile of the advancing and receding contact angle for these three different interaction potential between the water droplet and the solid surface.
Pool boiling experiments are performed within an isolated bubble regime at inclination angles of 0° and 45°. When a bubble grows and departs from the heating surface, the pressure, buoyancy, and surface tension force play important roles. The curvature and base diameter are required to calculate the pressure force, the bubble volume is required to calculate the buoyancy force, and the contact angle and base diameter are required to calculate the surface tension force. The contact angle, base diameter, and volume of the bubbles are evaluated using images captured via a high-speed camera. The surface tension force equation proposed by Fritz is modified with the contact angles obtained in this study. When the bubble grows, the contact angle decreases slowly. However, when the bubble departs, the contact angle rapidly increases owing to necking. At an inclination angle of 0°, the contact angle is calculated as 82.88° at departure. Additionally, the advancing and receding contact angles are calculated as 70.25° and 82.28° at departure, respectively, at an inclination angle of 45°. The dynamic behaviors of bubble growth and departure are discussed with forces by pressure, buoyancy, and surface tension.
Numerical analysis of the heat transfer associated with droplet impact on a hot solid surface is performed by solving the equations governing conservation of mass, momentum and energy in the liquid and gas phases. The deformed droplet shape is tracked by a level set method which is modified to achieve volume conservation and to include the effect of contact angle at the wall. The numerical method is validated through the calculations for the cases reported in the literature. Based on the numerical results, the heat transfer rate is found to depend strongly on the droplet spread radius. Decreased advancing/receding contact angles enlarge the splat radius and in turn enhance the wall heat flux. The effect of impact velocity on the droplet spread is reduced as the droplet size decreases. Also, droplet atomization is observed to significantly enhance the heat transfer rate and the effect is pronounced for a smaller size of droplet. An existing model equation to predict the maximum spread radius is improved for application to a micro droplet.
This report describes the effect of the blending of poly(trifluoropropylmethylvinylsiloxane) (PTFPMVS) with poly(dimethylsiloxane) (PDMS) on the surface properties such as water repellency using dynamic contact angle (DCA) measurement. We have investigated the surface molecular mobility of the PDMS/PTFPMVS blends via a DCA measurement and an adhesion tension relaxation. It could be shown that a flexible side-chain segment in PTFPMVS having higher surface energy, could be reoriented easily in water to decrease the interfacial tension of the polymer/water interface, which seems to play a major role at the decrease of the receding contact angle and the surface resistivity of PDMS/PTFPMVS blends.
피타고라스 원리를 이용하면 특정 도형이 보유하고 있는 각도에 대한 계산이 용이해진다. 정적 접촉각 평가방법을 이용할 경우 용액과 고체 물체간의 접촉각의 수치 계산이 가장 중요한 부분이다. 용액과 고체 표면이 이루는 각도 측정을 용이하게 하기 위해서 접촉각을 계산하는 방법을 규격화하는 방법과 접촉각 평가에 따른 실험적 변수 최소화 조건을 마련하였다. 접촉각 실험을 위한 용액의 직경에 따른 접촉각의 각도 계산 오차를 분석하고, 최적의 물방울 직경은 1 mm임을 확인하였다. 피타고라스 원리를 이용한 접촉각 측정방법은 전진각과 후진각을 확인하는데 사용할 수 있으며, 소수성 및 친수성 표면을 분석하는데 적용이 가능하였다. 궁극적으로 일반적인 접선 긋기를 통한 각도 계산 결과보다 피타고라스 원리를 이용하여 접촉각 각도 계산을 실시할 경우 비교적 정확한 접촉각 계산 결과를 확인할 수 있었다.
Anti-adhesion coatings are very important in the processing of adhesive materials such as optical clear adhesive (OCA) films. Choosing the appropriate release coating material for dies and tools can be quite challenging. Hydrophobic surface treatment is usually performed, and its performance is often estimated by the static water contact angle (CA). However, the relationship between the release performance and the CA is not well understood. In this study, the water CAs of surfaces coated with anti-adhesion materials and the peel strengths of the acrylic-based adhesive films are evaluated. STC5 and SUS304 are selected as the base materials. Base materials with different surface roughnesses are produced by hairline finishing, mirror-polishing, and end milling. Four fluoropolymer compounds, including a self-assembled monolayer, are selected to make the base surface hydrophobic. Static, advancing, and receding CAs are mostly increased due to the coating, but the CA hysteresis is found to increase or decrease depending on the coating material. The peel strengths all decreased after coating and are largely dependent on the coating material, with significantly lower values observed for fluorosilane and perfluoropolyether silane coatings. The peel strength is observed to correlate better with the static CA and advancing CA than with the receding CA or hysteresis. However, it is not possible to accurately predict the anti-adhesion performance based on water CA alone, as the peel strengths are not fully proportional to the CAs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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