| 한냉 표면에서의 빙정 성장 패턴 규명 | ||
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 최근, 중국과학원 화학연구소 녹색인쇄원 중점실험실 왕젠쥔(王健君) 프로젝트팀은 표면에 나노 조핵제를 도입하는 방법으로 빙정(ice crystal) 핵형성 및 빙정 성장 과정에서 방출되는 잠열이 빙정 형태에 미치는 영향을 배제하였으며 다양한 침윤성 고체 표면에서의 빙정 성장을 연구하였다. 해당 성과는 최근 미국 "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS"에 게재되었으며 또한 "Nature" 저널에 핫이슈 문장으로 게재되었다. 송전설비, 비행체, 선박 및 지상 교통공구 등 표면의 결빙은 해당 설비의 정상적인 운행에 영향을 미치며 심각한 경우 경제 및 국민생활에 막대한 손실을 초래한다. 2008년 초기 중국 남방 지역의 빙설 재해로 인한 직접적 경제 손실이 1천억 원(한화로 약 16조 원)을 넘었다. 한냉 표면에서의 결빙 문제를 해결하는 핵심은 분자 수준에서 한냉 표면에서의 빙정 성장을 파악하여 제어하는 것이다. 한냉 표면의 빙정 형태는 물분자와 고체 표면이 상호 작용한 결과이다. 최근, 많은 이론 및 실험으로 고체 표면 물분자의 미세구조를 연구하였지만 빙정의 거시적 형태와 고체 표면 물분자의 미세구조 상호 관계를 파악하지 못하였다. 연구팀은 약 8년 시간을 들여 다양한 규모 조건에서 표면 빙정 핵형성, 빙정 성장 및 빙정 재결정 등 과정을 관찰할 수 있는 연구 플랫폼을 구축하였다. 최근 연구팀은 다양한 침윤성 고체 표면에서의 빙정 성장을 연구하였다. 연구 결과, 고체 표면의 접촉각이 임계값보다 작은 조건에서 빙정은 표면에 따라 성장되지만 임계값보다 큰 조건에서 빙정은 표면을 이탈하면서 성장됨을 발견하였다. 연구팀은 미국 University Lincoln의 쩡샤오청(曾曉成) 프로젝트팀과 공동으로 분자동역학 시뮬레이션을 통하여 고체 표면 얼음계면수의 존재 여부가 빙정 성장을 결정하는 핵심 원인임을 확정하였으며 또한 실험 및 시뮬레이션을 통하여 빙정 성장 패턴 전환의 임계 접촉각이 약 35°임을 입증하여 계면수의 미세구조와 거시적 형태 사이의 관계를 해명하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/12/397150.shtm |
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