| 1 |
1
채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅(grafting) 되어 형성된 브러쉬층의 그래프팅 밀도 산출방법에 있어서,광학현미경 관측으로 염색된 브러쉬층 표면의 빛 세기를 정량화하는 단계; 브러쉬층에 형성된 브러쉬들간의 평균거리(lb)를 산출하는 단계; 브러쉬층에 형성된 브러쉬의 평균길이(h)를 산출하는 단계; 및브러쉬층의 그래프팅 밀도(σ)를 산출하는 단계를 포함하는 브러쉬층의 그래프팅 밀도 산출방법
|
| 2 |
2
제 1항에 있어서,상기 광학현미경 관측으로 염색된 브러쉬층 표면의 빛 세기를 정량화하는 단계는, 염색된 브러쉬층 표면에 대한 광학현미경 카메라로 영상 데이터 화면을 획득하는 세부단계;획득한 영상 데이터를 빛 세기에 따라 수치 행렬화하여 하나의 색깔로 이루어진 데이터를 형성하는 세부단계;하나의 색깔로 이루어진 수치 행렬(matrix)의 각 원소의 값을, 해당 원소 및 이와 인접한 원소들의 값에 대해 평균한 값으로 재설정하는 평균화 세부단계; 및평균화된 수치 행렬을 이용하여 주어진 영상 데이터의 전체 픽셀에 대한 빛 세기의 전체 평균값을 산출하는 세부단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬층의 그래프팅 밀도 산출방법
|
| 3 |
3
제 2항에 있어서,획득한 영상 데이터를 빛 세기에 따라 수치 행렬화하여 하나의 색깔로 이루어진 데이터를 형성하는 세부단계는,염료색에 맞게 선택한 색깔의 영상 데이터를 각각 세로 m 및 가로 n개의 픽셀(m, n은 자연수)에 대한 m×n의 수치 행렬로 나타내는 산출방법
|
| 4 |
4
제 2항에 있어서,하나의 색깔로 이루어진 수치 행렬의 각 원소의 값을, 해당 원소 및 이와 인접한 원소들의 값에 대해 평균한 값으로 재설정하는 평균화 세부단계는,선택한 색깔에 대한 픽셀 세기인 g를 원소로 하는 m×n 행렬 Gmn으로 나타내고, 픽셀 위치에 따라 색깔의 세기가 일정하지 않으므로 행렬 원소들의 값의 평균으로 평균화하는 산출방법
|
| 5 |
5
제 4항에 있어서, 행렬 Gmn의 임의의 원소 gij의 (i,j) 지점을 중심으로 그 주변 원소들을 포함하는 3×3 행렬 GL,ij는 하기 수학식1과 같이 정의되는 산출방법
|
| 6 |
6
제 2항에 있어서,평균화된 수치 행렬을 이용하여 주어진 영상 데이터의 전체 픽셀에 대한 빛 세기의 전체 평균값을 산출하는 세부단계는,상기의 산출된 지역 평균값 gA,ij을 주어진 영상 데이터의 전체 픽셀인 Gmn 행렬의 전체 원소 gA,mn에 대해 확장함으로써, 브러쉬층 표면에 대한 빛 세기의 전체 평균값 GA를 하기 수학식3과 같이 구하는 산출방법
|
| 7 |
7
제 6항에 있어서,브러쉬층에 형성된 브러쉬들간의 평균거리를 산출하는 단계는, 그래프팅된 각 경우에 대한 빛 세기의 전체 평균값 GA를 최대 빛 세기로 무차원하여 이 값과 그래프팅 정도와의 관계를 나타내는 보정곡선을 도시하고, 상기 보정곡선을 이용하여 주어진 영상 데이터에서 얻어진 임의의 빛 세기의 전체 평균값 GA에 대한 그래프팅 정도를 알고, 이어서 단위면적당 브러쉬 개수인 그래프팅 밀도를 산출하는 방법
|
| 8 |
8
제 7항에 있어서,현미경 카메라의 영상 데이터의 가로와 세로의 길이가 각각 A와 B이고 정사각형인 픽셀의 크기는 대물렌즈 배율과 카메라 조건에 의해 정해지는 바 한 변의 길이를 δ 로 하면, 보정곡선으로부터 결정된 그래프팅 정도인 α 값으로부터 하기의 수학식4에서 그래프팅된 영역의 픽셀 개수 NF 를 결정하고,[수학식 4]한 개의 픽셀에는 한 개 이상의 브러쉬가 존재하는데 그 개수는 전해질고분자 사슬의 화학구조식에 따른 직경으로부터 정해지며 한 개의 픽셀에 존재하는 브러쉬의 개수가 β 이면, 그래프팅된 브러쉬들의 전체 개수는 βNF 이므로, 브러쉬들간의 평균거리인 lb 는 하기의 수학식5로부터 산출하는 방법
|
| 9 |
9
제 1항에 있어서,브러쉬층에 형성된 브러쉬의 평균길이를 산출하는 단계는,상기 전해질고분자 브러쉬들간의 평균거리(lb)를 이용하여 하기 수학식6에 따라 브러쉬의 평균길이(즉, 브러쉬층의 두께)를 산출하는 단계를 포함하는 산출방법
|
| 10 |
10
제 1항에 있어서,브러쉬층의 그래프팅 밀도를 산출하는 단계는, 전해질고분자 브러쉬 주위에 정사각형의 단위 영역을 설정하고, 상기 정사각형의 단위 영역의 그래프팅 밀도를 하기 수학식7로 산출하는 단계; [수학식 7]전해질고분자 브러쉬 주위에 원형의 단위 영역을 설정하고, 상기 원형의 단위 영역의 그래프팅 밀도를 하기 수학식8로 산출하는 단계; 및 [수학식 8]상기 수학식7과 수학식8로부터 하기 수학식9와 같은 범위를 가지는 단계를 포함하는 산출방법
|
| 11 |
11
제 1항에 따라 산출한 브러쉬층에 형성된 브러쉬의 평균길이를 산출하는 단계; 및브러쉬층에서의 농도분포 함수모델을 도입하고 상기 브러쉬층의 하전 특성을 평가하는 단계를 포함하는 브러쉬층의 그래프팅 밀도 산출방법
|
| 12 |
12
제 11항에 있어서,상기 농도분포 함수모델을 도입하는 단계는단면이 사각형인 채널 내부에서 폭방향인 x방향에 대한 농도분포 함수인 fx, 높이방향인 y방향에 대한 농도분포 함수인 fy 및 폭방향과 높이방향이 중첩되는 영역의 농도분포 함수인 fxy를 적용하되,상기 농도분포 함수들은 채널 벽면으로부터 브러쉬층의 두께인 h까지의 구간에 대해 적분하면 1을 갖도록 정규화되어 있고, 상기 브러쉬층 이외의 구간에서는 0이 되는 것인 산출방법
|
| 13 |
13
제 12항에 있어서,상기 농도분포 함수 fx는 하기 수학식10으로 표현되고, 채널의 폭(W) 방향인 x방향의 영역으로서 |x|가 0부터 W/2까지의 영역에 대한 농도분포를 나타내며,[수학식 10](상기 수학식10에서 h는 브러쉬층의 두께, W는 채널의 폭이다)상기 농도분포 함수 fy는 하기 수학식11로 표현되고, 채널의 높이(H) 방향인 y방향의 영역으로서 |y|가 0부터 H/2까지의 영역에 대한 농도분포를 나타내며, [수학식 11](상기 수학식11에서 h는 브러쉬층의 두께, H는 채널의 높이이다)상기 농도분포 함수 fxy는 하기 수학식12로 표현되는 것인 산출방법
|
| 14 |
14
제 11항에 있어서,브러쉬층의 하전 특성을 평가하는 단계는,정전기장 관계식과 네른스트-플랑크 이온 이동 플럭스 관계식을 연립하여 반복 계산하여 채널 벽면으로부터 일정 거리 떨어진 공간까지의 정전 퍼텐셜 분포를 산출하고, 이로부터 채널 벽면인 지점에서 정의되는 표면 퍼텐셜 Ψs 를 얻고, 이어서 전기 이중층 및 브러쉬층의 고정된 전하에 의한 단위 부피에 대한 총 전하밀도를 각각 얻는 단계를 포함하는 산출방법
|
| 15 |
15
제 14항에 있어서,상기 정전기장 관계식은 용액과 접해 있는 채널 벽면에 브러쉬층이 형성될 때, 채널 벽면 주위의 전기 이중층에서 자유롭게 움직이는 전하(mobile charge)와 전해질고분자의 해리에 의해 브러쉬층에 고정된 전하(fixed charge)를 고려하여, 포아슨(Poisson) 방정식으로부터 도출되는 단계를 포함하는 산출방법
|
| 16 |
16
제 1항에 있어서,소정의 폭, 높이 및 길이를 갖는 미세채널이 형성된 투명한 폴리디메칠실록산(polydimethylsiloxane: PDMS) 재질의 마이크로플루이딕 칩을 제조하고,채널 내부에 아크릴산 용액을 채우고 자외선(UV) 조사에 의한 그래프팅 중합기법으로 채널 벽면에 전해질고분자인 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 브러쉬층을 형성하고, 파란색 염료인 톨루이딘 블루(toluidine blue)를 채널 내부로 흘려서 상기 브러쉬층을 염색하는 산출방법
|
| 17 |
17
광학현미경; 및 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 산출방법을 수행하는 서버를 포함하는 채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅(grafting) 되어 형성된 브러쉬층의 그래프팅 밀도 산출 시스템
|
| 18 |
18
제 17항에 있어서,상기 채널을 절개하여 상기 채널의 벽면에 형성된 브러쉬의 평균길이와 브러쉬층의 그래프팅 밀도를 측정하고 비교할 수 있는 측정장치를 포함하는 채널 벽면에 전해질고분자가 그래프팅(grafting) 되어 형성된 브러쉬층의 그래프팅 밀도 산출 시스템
|
