ZnO 나노로드와 DTMS를 처리한 나일론 직물의 초소수성 분석

Abstract

본 연구의 목적은 ZnO 나노로드를 성장시키고 n-dodecyltrimethoxysilane으로 처리한 나일론 직물의 초소수성과 Cassie-Baxter 이론에서의 solid area fraction (f1)으로 나타낸 표면 거칠기의 정량적 관계를 분석하는 것이다. 이를 위해, 수열합성법을 통하여 나일론 직물 위에 육각기둥 모양의 ZnO 나노로드를 균일하게 성장시켰으며, 성장 용액의 농도를 달리하여 다른 크기와 밀도를 갖는 ZnO 나노로드를 표면에 처리할 수 있었다. ZnO 나노로드의 너비, 길이, 밀도를 측정하여 f1을 계산하였다. ZnO 나노로드의 구조가 달라짐에 따라 각 시료 표면에서 정적접촉각은 거의 비슷한 값으로 나타났으나, 동적접촉각 (sliding angle과 shedding angle)은 변별력 있게 측정되었다. Sliding angle과 shedding angle이 초소수성 직물의 소수성을 측정하는데 더 적합하다고 사료되어 ZnO 나노로드를 성장시킨 직물의 f1과 sliding angle/ shedding angle로 측정된 소수성의 관계를 분석하였다. 그 결과 f1으로 측정한 표면거칠기와 동적접촉각으로 측정한 소수성 간에 높은 상관관계가 나타났다. 이를 통하여, ZnO 나노로드의 구조가 표면 소수성에 큰 영향을 끼치는 것을 확인하였으며, f1을 계산하기 위해 설정한 ZnO 나노로드 틈 사이로 물이 침투하지 않는다는 가정 역시 유효한 것으로 나타났다. 한편, f1을 계산하는 방법에 따라서 f1으로 표현되는 표면거칠기와 소수성 간의 관계가 다르게 분석됨을 확인하였다. 따라서 적절한 f1 계산 방법을 이용하여 초소수성 직물 개발을 위한 나노구조 설계를 할 필요성이 있다.