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논문KCI 등재

액적 충돌 거동에 대한 표면 패턴의 영향에 관한 연구

A Study on the Effects of Surface Patterns on Droplet Impingement Behaviors

정명영|강신일|김두인|전민경
한국마이크로전자및패키징학회 (The Microelectronics And Packaging Society)|2016.12|마이크로전자 및 패키징학회지 (Jornal of the Microelectronics and Packaging Society)|제23권 제4호|pp. 107-112

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키워드

Surface parameterWater-repellency surfaceFunctional reliabilityDrop impact behaviorCritical height
주제분류재료공학

초록

본 논문에서는 나노임프린트 리소그래피 기술을 이용하여 다양한 발수 표면을 제작하였으며, 발수기능의 안정성을 향상시키기 위해 액적의 충돌 거동에 대하여 평탄한 단위면적에 대한 구조물의 면적비인 표면 변수의 영향에 대한연구를 수행하였다. 액적의 충돌 거동을 연구하기 위해 액적 충돌 시험을 통하여 충돌한 액적이 되튐에서 분산으로 천이되는 임계높이를 측정하였다. 높은 표면 변수에서는 낮은 임계높이가 관찰되었으나, 낮은 표면변수에서는 임계높이가 증가하는 경향을 관찰하였다. 그러나, 표면변수가 더욱 감소할 경우 임계높이가 다시 감소하는 경향을 보였다. 관찰된 결과는 높은 임계높이를 위해서는 최적의 표면 형상 설계가 요구됨을 제시하고 있다.

Abstract

In this paper, the hydrophobic rough surfaces were prepared by employing a conventional nano-imprint lithography technique, and the effects of surface parameter, ratio of the top surface to the flat unit cell, on the impingement behaviors of liquid droplet were investigated to improve robustness of hydrophobic functionality. The critical height defined for the transition from rebound to fragmentation is measured by droplet impingement test in order to study dynamic behavior of an impinged droplet. It showed the critical height decreased with high surface parameter while it increased with low surface parameter. However, the critical height decreased again as surface parameter decreased further. Observed results suggest that the optimized surface pattern should be designed for the increased critical height.

참고문헌 (25)

  1. C. Hao, "Bioinspired Interfacial Materials with Enhanced Drop mobility: From Fundamentals to Multifunctional Applications", Small, 12(14), pp.1825~ (2016)
  2. B. Bhushan, "Fabrication and chracterization of the hierarchical structure for superhydrophobicity and self-cleaning", Ultramicroscopy, 109, pp.1029~ (2009)
  3. 김형모, "마이크로", 나노 구조를 갖는 초발수성 표면의 제작 및 분사 액적의 충돌 특성 연구, 2012, pp.29(9), 1020~1025[DOI]
  4. K. K. Varanasi, "Design of superhydrophobic surfaces for optimum roll-off and droplet impact resistance", Proc. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE) (2008)
  5. R. Kannan, "Drop impact process on a hydrophobic grooved surface", Colloids. Surf. A Physicochem. Eng. Asp, 317, pp.694~ (2008)
  6. J. Lee, "Dynamic wetting and spreading characteristics of a liquid droplet impinging on hydrophobic textures surfaces", Langmuir, 27, pp.6565~ (2011)
  7. J. Park, "Characterization of fluorocarbon thin films by contact angle measurements", J. Microelectron. Packag. Soc, 6(1), pp.39~ (1999)
  8. C. W. Wisser, "Microdroplet impact at very high velocity", Soft Matter, 8, pp.10732~ (2012)
  9. Y. Liu, "Pancake bouncing on superhydrophobic surfaces", Nat. Phys, 10, pp.515~ (2014)
  10. J. C. Bird, "Reducing the contact time of a bouncing drop", Nat, 503, pp.385~ (2013)
  11. R. Rioboo, "Drop impact on porous superhydrophobicity polymer surfaces", Langmuir, 24(24), pp.14074~ (2008)
  12. D. Bartolo, "Bouncing or sticky droplets :Impalement transitions on superhydrophobic micropatterned surfaces", Europhys. Lett, 74(2), pp.299~ (2006)
  13. H. Teisala, "Nanostructures increase water droplet adheison on hierachically rough superhydrophobic surfaces", Langmuir, 28(6), pp.3138~ (2012)
  14. M. Miwa, "Effects of the Surface Roughness on Sliding Angles of Water Droplets on Superhydrophobic Surfaces", Langmuir, 16(13), pp.5754~ (2000)
  15. 조원경, "액적의 구름저항에 대한 정접촉각 및 거칠기의 영향", 마이크로전자 및 패키징학회지, 23(1), pp.23~28 (2016), 한국마이크로전자및패키징학회
  16. N. D. Patil, "Droplet Impact Dynamics on Micropillared Hydrophobic Surfaces", Exp. Therm. Fluid. Sci, 74, pp.195~ (2016)
  17. A. Frohn, "Dynamics of Droplets", Springer Science & Business, 15 (2000)
  18. S. Arnold, "A Contribution to Hydrodynamic Explanation of Turbulent Fluid Motions", International Congress of Mathematics, 3, pp.116~ (1908)
  19. S. Leclear, "Drop impact on inclined superhydrophobic surfaces", J. Colloid. Interface. Sci, 461, pp.114~ (2016)
  20. M. S. Lee, "Dynamic benavior of droplet impinging onto a slender circular cylinder", Trans. Korean. Soc. Mech. Eng, 11, pp.1732~ (2014)
  21. 안상모, "고체 표면에 충돌하는 뉴턴 액적에 대한 최대 액막 직경 모델 검토", 대한기계학회논문집 B, 36(6), pp.633~638 (2012), 대한기계학회[DOI]
  22. 안상모, "전단희석 액적의 건조 벽면 충돌 후 전개-수축 거동의 관찰", 한국액체미립화 학회지, 14(3), pp.131~138 (2009), 한국액체미립화학회
  23. S. U. Cho, "Diverging Effects of Topographical Continuity on the Wettability of a Rough Surface", A C S Applied Materials and Interfaces, 8(43), pp.29770~ (2016)
  24. R. Crooks, "The rule of dynamic surface tension and elasticity on the dynamics of drop impact", Chem. Eng. Sci, 56(19), pp.5575~ (2001)
  25. G. Vazquez, "Surface tension of alcohol + water from 20 to 50oC", J. Chem. Eng. Data, 40, pp.611~ (1995)

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