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1
전기적 특성을 이용하여 전도성 유체(30)와 비전도성 유체(20) 간의 접촉각의 크기를 측정하는 접촉각 측정 장치에 있어서,기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 형성되는 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15)과, 상기 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15)의 상측에 형성되는 유전층(13)과,상기 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15)을 덮도록 상기 전도성 유체(30)가 수용될 수 있는 수용부(14)와,상기 전극(12)과 상기 전도성 유체(30) 및 레퍼런스 전극(15)과 상기 전도성 유체(30) 사이에 형성된 정전용량 각각을 측정할 수 있는 정전용량측정장치(100)를 포함하고, 상기 비전도성 유체(20)는 상기 전도성 유체(30) 내부에서 상기 유전층(13)을 사이에 두고 상기 전극(12) 상에 위치하도록 상기 수용부(14)에 제공되고, 상기 정전용량측정장치(100)는,레퍼런스 전극(15)을 통해 단위 정전용량 당 전극 면적의 비율을 측정하여 상기 유전층(13)의 유전율과 두께의 비를 도출하며,상기 비전도성 유체(20)의 기하학적 형상에 따른 정전용량값을 측정하여 접촉각(contact angle)의 크기를 측정하는 접촉각 측정 장치
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| 2 |
2
청구항 1에 있어서, 상기 정전용량측정장치(100)는,전압인가장치, 전류측정장치, 및 연산부를 포함하고, 상기 전류측정장치는 상기 전극(12) 및 상기 레퍼런스 전극(15)과 상기 수용부(14) 내의 유체 사이를 흐르는 전류를 측정하며,상기 연산부는 상기 전압인가장치에 의해 인가된 전압의 크기 및 상기 전류측정장치를 통해 측정된 전류의 크기를 이용하여 접촉각(contact angle)의 크기를 계산하되,상기 연산부는 하기 수학식 1을 이용하여 정전용량값을 측정하고, 하기 수학식 2를 이용하여 상기 정전용량값으로부터 접촉각을 측정하며, 하기 수학식 3 을 이용하여 단위 정전용량 당 전극 면적을 측정하여 상기 유전층(13)의 유전율과 두께의 비를 도출하는 것을 특징으로 하는, 접촉각 측정 장치
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| 3 |
3
전기적 특성을 이용하여 전도성 유체(30)와 비전도성 유체(20) 간의 접촉각의 크기를 측정하는 접촉각 측정 장치에 있어서,기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 형성되는 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15)과,상기 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15)의 상측에 형성되는 유전층(13)과,상기 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15)을 덮도록 상기 비전도성 유체(20)가 수용되어 있는 수용부(14)와,상기 전극(12)과 상기 전도성 유체(30) 및 상기 레퍼런스 전극(15)과 상기 전도성 유체(30) 사이에 형성된 정전용량 각각을 측정할 수 있는 정전용량측정장치(100)를 포함하고, 상기 전도성 유체(30)는 상기 비전도성 유체(20) 내부에서 상기 유전층(13)을 사이에 두고 상기 전극(12) 및 레퍼런스 전극(15) 상에 위치하도록 상기 수용부(14)에 제공되고, 상기 정전용량측정장치(100)는,상기 레퍼런스 전극(15)을 통해 단위 정전용량 당 전극 면적의 비율을 측정하여 상기 유전층(13)의 유전율과 두께의 비를 도출하며,상기 전도성 유체(30)의 기하학적 형상에 따른 정전용량값을 측정하여 접촉각(contact angle)의 크기를 측정하는 접촉각 측정 장치
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청구항 3에 있어서, 상기 정전용량측정장치(100)는,전압인가장치, 전류측정장치, 및 연산부를 포함하고, 상기 전류측정장치는 상기 전극(12) 및 상기 레퍼런스 전극(15)과 상기 수용부(14) 내의 유체 사이를 흐르는 전류를 측정하며,상기 연산부는 상기 전압인가장치에 의해 인가된 전압의 크기 및 상기 전류측정장치를 통해 측정된 전류의 크기를 이용하여 접촉각(contact angle)의 크기를 계산하되,상기 연산부는 하기 수학식 4 를 이용하여 정전용량값을 측정하고, 하기 수학식 5 를 이용하여 상기 정전용량값으로부터 접촉각을 측정하며, 하기 수학식 6 을 이용하여 단위 정전용량 당 전극 면적을 측정하여 상기 유전층(13)의 유전율과 두께의 비를 도출하는 것을 특징으로 하는, 접촉각 측정 장치
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5
청구항 4에 있어서,상기 레퍼런스 전극(15)은,상기 전극(12)의 내측에 상기 전극(12)과 이격되게 위치하며,상기 수학식 5 에서, = A 이되,A 의 크기는 전극(12)과 전도성 유체(30)가 중첩되는 면적과 레퍼런스 전극(15)의 면적 을 합한 것과 같은 것을 특징으로 하는 접촉각 측정 장치
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| 6 |
6
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서, 상기 연산부는 하기 수학식 7 내지 수학식 9 중 어느 하나를 이용하여 표면장력의 크기를 계산하는 것을 특징으로 하는, 접촉각 측정 장치
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| 7 |
7
청구항 1 또는 청구항 3 에 있어서, 상기 유전층(13)에는 소수성 물질로 된 코팅층(16)이 더 형성된 것을 특징으로 하는, 접촉각 측정 장치
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| 8 |
8
청구항 1 또는 청구항 3 에 있어서, 상기 전극(12)은 상기 기판 상에 서로에 대해 이격되게 배치되도록 복수 개가 제공되는,접촉각 측정 장치
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9
비전도성 유체(20)를 전도성 유체(30) 내부에서 전극(12)에 접촉각을 형성하도록 위치시키는 제1 단계;상기 전극(12)과 상기 전도성 유체(30)에 전압을 인가하고, 전압의 크기를 변화시켜 가면서 상기 전극(12)과 상기 전도성 유체(30) 사이를 흐르는 전류 및 레퍼런스 전극(15)과 상기 전도성 유체(30)사이를 흐르는 전류를 측정하는 제2 단계; 하기 수학식 10을 이용하여 비전도성 유체(20)의 접촉각에 따른 정전용량값을 계산하는 제3단계; 하기 수학식 11을 이용하여 단위 정전용량 당 전극 면적의 비를 구하는 제4단계; 및 하기 수학식 12를 이용하여 비전도성 유체의 접촉각 θ를 측정하는 제5 단계;를 포함하는,접촉각 측정 방법
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10
청구항 9에 있어서, 하기 수학식 13 내지 수학식 15 중 어느 하나를 이용하여 표면장력의 크기()를 측정하는 제6 단계;를 더 포함하는 접촉각 측정 방법
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11
전도성 유체(30)를 비전도성 유체(20) 내부에서 전극(12)에 접촉각을 형성하도록 위치시키는 제1 단계;상기 전극(12)과 상기 전도성 유체(30)에 전압을 인가하고, 전압의 크기를 변화시켜 가면서 상기 전극(12)과 상기 전도성 유체(30) 사이를 흐르는 전류 및 레퍼런스 전극(15)과 상기 전도성 유체(30)사이를 흐르는 전류를 측정하는 제2 단계; 하기 수학식 16을 이용하여 전도성 유체(20)의 접촉각에 따른 정전용량값을 계산하는 제3단계; 하기 수학식 17을 이용하여 단위 정전용량 당 전극 면적의 비를 구하는 제4단계; 및 하기 수학식 18을 이용하여 전도성 유체의 접촉각 θ를 측정하는 제5 단계;를 포함하는,접촉각 측정 방법
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청구항 11에 있어서, 하기 수학식 19 내지 수학식 21 중 어느 하나를 이용하여 표면장력의 크기()를 측정하는 제6 단계;를 더 포함하는 접촉각 측정 방법
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