분체 에어로솔에서의 계면 응용 | 마이메르시 MyMerci
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분체 에어로솔에서의 계면 응용

5. 분체·에어로솔에서의 계면 응용 [물리약학]

(1) 분체의 계면 성질

① 젖음성, 응집, 정전기 대전

분체의 젖음성과 응집 : 접촉각이 클수록 젖지 않고 뭉침 · 입자가 작을수록 표면자유에너지 증가로 응집 증가

정전기 대전은 혼합 · 분쇄 · 이송 중 마찰로 생겨 부착과 편석을 일으켜 습도 관리와 접지가 필요하다.

② 흡습등온선과 평형함수율

흡습등온선 : 일정 온도의 상대습도 대 함수율 곡선 · 평형함수율은 수분 출입이 멈춘 함수량 · 상대습도 상승 시 증가

임계상대습도를 넘으면 흡습이 급증해 조해와 고결이 생기므로 그 아래로 보관한다.

(2) 액적 형성과 코팅 공정

① 유동층 조립과 액가교

유동층 조립에서의 액가교 형성 : 분무 결합액이 입자 사이에 다리 형성 · 건조 시 고체가교로 전환 · 결합액 표면장력이 낮을수록 균일 과립

② 스프레이 건조와 필름 코팅

스프레이 건조 액적 형성 : 노즐로 미세 액적화 후 열풍 순간 건조 · 표면장력이 높으면 액적과 입자경 증가

코팅액 표면장력과 필름 형성에서 값이 높으면 표면을 고르게 적시지 못해 결함이 생기고, 발포는 소포제로 기포막을 파괴한다.

(3) 에어로솔과 나노 계면

① 에어로솔 입자경과 침착기전

에어로솔 입자경(MMAD, GSD) : MMAD는 질량 기준 중앙 공기역학적 직경 · GSD는 분포의 폭

흡입제 침착기전(관성충돌 · 중력침강 · 확산) : 5 μm 초과는 관성충돌로 구인두 · 1에서 5 μm는 중력침강으로 폐포 · 0.5 μm 미만은 호기 배출로 침착률 낮음

② 폐 서팩턴트와 나노 담체

폐 서팩턴트 : 폐포 표면장력 저하 · 호기말 허탈 방지 · 인지질 혼합물

나노에멀젼 : 계면장력을 크게 낮춘 100 nm 안팎 액적계 · 투명에 가깝고 분리 잘 안 됨

리포좀의 계면 특성 : 인지질 이중층 상전이온도와 표면전하 · 표면 수식으로 체내 분포 조절

③ 흡입제 침착기전 정리표

입자경주 기전침착 부위
5 μm 초과관성충돌구인두, 상기도
1~5 μm중력침강세기관지, 폐포
0.5 μm 미만확산호기 배출 많음

📌 실전 체크 포인트!

수치: 흡입 입자는 5 μm 초과면 관성충돌로 상기도, 1에서 5 μm면 중력침강으로 폐 심부, 0.5 μm 미만이면 확산이 지배한다.

감별: MMAD는 질량 기준 중앙 공기역학적 직경이고 GSD는 분포의 폭이므로 크기와 균일성을 구분해 읽는다.

방향: 상대습도가 상승하면 평형함수율은 증가하고, 임계상대습도를 넘으면 조해와 고결 위험이 급증한다.

임상: 폐 서팩턴트는 폐포 표면장력을 낮추는 방향으로 허탈을 막고, 소포제는 발포를 억제해 코팅 결함을 줄인다.

암기 대구: 유동층 조립은 액가교에서 고체가교로 넘어가며 강도가 정해지고, 스프레이 건조는 표면장력이 높을수록 입자경이 커진다.

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