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채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅(grafting) 되어 형성된 브러쉬층의 하전 특성의 평가방법에 있어서,전해질고분자 브러쉬층에 형성된 브러쉬의 평균 길이를 산출하는 단계;브러쉬층에서의 농도분포 함수모델을 도입하는 단계; 및관계식들의 연립 반복 계산을 통해 채널 벽면으로부터 일정 거리 떨어진 공간까지의 정전 퍼텐셜 분포를 계산하는 단계;를 포함하는 채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅되어 형성된 브러쉬층의 하전 특성의 평가방법
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제1항에 있어서, 상기 전해질고분자 브러쉬의 평균 길이를 산출하는 단계는전해질고분자가 채널 벽면에 그래프팅되면 각각의 전해질고분자 브러쉬 주위에는 원형의 단위영역이 설정됨을 나타내는 하기 수학식1에 따라 각 전해질고분자 브러쉬 간의 평균 거리를 산출하는 단계; 및[수학식1](상기 수학식1에서 lb는 전해질고분자 브러쉬 간의 평균 거리, σ는 전해질고분자 브러쉬층의 그래프팅 밀도이다)전해질고분자 브러쉬 간의 평균 거리를 이용하여 하기 수학식2에 따라 브러쉬층의 두께를 산출하는 단계를 포함하는 평가방법
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제1항에 있어서,상기 농도분포 함수모델을 도입하는 단계는단면이 사각형인 채널 내부에서 폭방향인 x방향에 대한 농도함수인 fx, 높이방향인 y방향에 대한 농도함수인 fy 및 폭방향과 높이방향이 중첩되는 영역의 농도함수인 fxy를 적용하되,상기 농도함수들은 채널 벽면으로부터 브러쉬층의 두께인 h까지의 구간에 대해 적분하면 1을 갖도록 정규화되어 있고, 상기 브러쉬층 이외의 구간에서는 0이 되는 것인 평가방법
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제3항에 있어서,상기 농도함수 fx는 하기 수학식3으로 표현되고, 채널의 폭(W) 방향인 x방향의 영역으로서 |x|가 0부터 W/2까지의 영역에 대한 농도분포를 나타내며,[수학식3](상기 수학식3에서 h는 브러쉬층의 두께, W는 채널의 폭이다)상기 농도함수 fy는 하기 수학식4로 표현되고, 채널의 높이(H) 방향인 y방향의 영역으로서 |y|가 0부터 H/2까지의 영역에 대한 농도분포를 나타내며, [수학식4](상기 수학식4에서 h는 브러쉬층의 두께, H는 채널의 높이이다)상기 농도함수 fxy는 하기 수학식5로 표현되는 것인 평가방법
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제1항에 있어서,상기 정전 퍼텐셜 분포를 계산하는 단계는정전기장 관계식과 네른스트-플랑크 이온 이동 플럭스 관계식을 연립하여 반복 계산하는 것인 평가방법
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제5항에 있어서,상기 정전기장 관계식은 유전상수(dielectric constant)가 ε 인 용액과 접해 있는 채널 벽면에 브러쉬층이 형성될 때, 채널 벽면 주위의 전기 이중층에서 자유롭게 움직이는 전하와 전해질고분자의 해리에 의해 브러쉬층에 고정된 전하를 고려하여 포아슨(Poisson) 방정식으로부터 도출되는 하기 수학식6으로 표현되는 것인 평가방법
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제6항에 있어서,상기 전기 이중층에서의 단위 부피에 대한 총 전하밀도(ρe)는 하기 수학식7로부터 산출되는 것인 평가방법
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제6항에 있어서,상기 브러쉬층의 고정된 전하에 의한 단위 부피에 대한 총 전하밀도(ρfix)는 하기 수학식8로부터 산출되는 것인 평가방법
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제5항에 있어서,상기 네른스트-플랑크 이온 이동 플럭스 관계식은 하기 수학식9로 표현되는 것인 평가방법
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제5항에 있어서,상기 정전 퍼텐셜 분포를 계산하는 단계를pH에 따른 전해질 이온의 초기 농도를 이용하여 계산되어 얻은 각 전해질 이온들의 농도와 직전 단계에서 산출된 각 전해질 이온들의 농도의 오차가 허용오차 보다 작아질 때까지 최소화하는 과정을 반복 시행하는 것인 평가방법
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제1항에 있어서,상기 계산된 정전 퍼텐셜 분포로부터 표면 퍼텐셜 및 총 전하밀도를 산출하는 단계; 및상기 산출된 표면 퍼텐셜과 실험측정되는 제타 퍼텐셜을 비교하는 단계;를 더 포함하는 평가방법
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제1항에 있어서,소정의 폭, 높이 및 길이를 갖는 미세채널이 형성된 폴리디메칠실록산(polydimethylsiloxane: PDMS) 재질의 마이크로플루이딕 칩을 제조하고,채널 내부에 아크릴산 용액을 채우고 자외선(UV) 중합에 의한 그래프팅 기법으로 채널 벽면에 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 브러쉬층을 형성하는 평가방법
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제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 평가방법을 수행하는 서버; 및상기 채널 양단에 압력차를 가하여 전해질 용액이 흐르면서 나타나는 흐름전위 방식에 의해 채널 벽면에서의 제타 퍼텐셜을 측정하는 제1측정장치;를 포함하는 채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅(grafting) 되어 형성된 브러쉬층의 하전 특성의 평가 시스템
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제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 평가방법을 수행하는 서버; 및상기 채널을 절개하여 상기 채널의 벽면에 형성된 브러쉬층의 그래프팅 밀도와 브러쉬의 평균 길이를 측정할 수 있는 제2측정장치;를 포함하는 채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅(grafting) 되어 형성된 브러쉬층의 하전 특성의 평가 시스템
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