Diffusion and Permeability
재료의 흡착 용량(sorption capacity)은 그 재료의 표면 화학(surface chemistry), 표면적(surface area), 그리고 해당되는 경우
기공 크기 분포(pore size distribution)와 관련이 있습니다.
재료의 흡착 특성은 이러한 모든 물성에 대한 정보를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 재료의 성능, 수명, 활성을 이해하는 데 중요한 통찰을 제공합니다.
흡착 용량은 다양한 산업 분야에서 중요한 요소이며, 아래에 소개되는
응용 사례들은 Dynamic Vapor Sorption(DVS) 기술이 흡착 용량을 측정하는 데 어떻게 활용되는지를 보다 구체적으로 설명하고 있습니다.
시멘트, 목재, 단열재, 섬유와 같은 건축 자재의 수분 흡착 능력
(moisture sorption capacity)은 건물의 수명에 중대한 영향을 미치며,
동시에 실내 공기질과 냉방 부하(air-conditioning loads)에도 큰 영향을 줍니다.
Dynamic Vapor Sorption(DVS) 기술은 이러한 자재들의 수분뿐만 아니라 휘발성
유기화합물(VOC), 농약(pesticides)과 같은 다양한 증기의 흡착 용량을 측정하는 데 활용될 수 있습니다.
다음의 애플리케이션 노트는 DVS를 사용하여 시멘트, 목재, 단열재에서의
수분 흡착을 측정한 사례에 대한 개요를 제공합니다.
Notes:
DVS Application Note 104: Vapour Sorption Properties of Building Materials using Gravimetric Sorption Instrumentation – an overview [Request a copy]
결정성 물질(crystalline materials)은 비정질 물질(amorphous materials)보다
흡착 용량(sorption capacity)이 낮은데, 이는 결정화 과정에서 과잉 용매가
손실되기 때문입니다. 따라서 비정질 분말의 흡착 용량은
기준 물질(reference materials)과 비교하여 비정질 함량(amorphous content)을
평가하는 데 활용될 수 있습니다.
또한, 물에 용해되는 물질의 흡습성 및 액화(deliquescence)를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 이는 제형의 안정성을 결정하고, 의약품의 보관 및 제조 공정에도
큰 영향을 미치기 때문입니다.
흡착 용량은 또한 의약품의 수화물(hydrate) 형성 거동을 반영할 수 있으며, 이는 약물의 물리적 안정성뿐 아니라 체내에서의
약리 반응(pharmacological response)에도 중대한 영향을 미칠 수 있습니다.
Note:
DVS Application Note 46: Combining Raman Spectroscopy with Gravimetric Vapour Sorption Analysis for Pharmaceutical materials [Request a copy]
헤어케어 분야에서는 모발의 흡착 용량(sorption capacity)이 섬유의 손상 정도와
직접적인 상관관계를 가집니다. 특히, 높은 상대 습도에서의 수분 흡착 능력은
손상 평가 지표로서 산업 전반에서 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있습니다.
Dynamic Vapor Sorption(DVS) 기술은 모발의 수분 흡착 등온선
(water sorption isotherms)을 측정하는 데 이상적인 방법으로, 이를 통해 흡착
용량뿐만 아니라 등온선의 히스테리시스(hysteresis)까지 정밀하게 분석할 수
있습니다.
아래의 애플리케이션 노트에서는 DVS와 역기체 크로마토그래피(iGC)를 함께
사용하여, 손상된 모발과 손상되지 않은 모발 간의 흡착 용량 및
표면 이질성(surface heterogeneity) 차이를 분석한 사례를 소개합니다.
Note:
DVS/iGC SEA Case Study 616: Determination of Surface Properties of Human Hair by Inverse Gas Chromatography and Dynamic Vapour Sorption
[Request a copy]
휘발성 유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)은 플라스틱,
가구용 섬유, 카펫 등 다양한 소재에서 방출되며, 이는 이른바 빌딩 증후군
(Sick Building Syndrome)의 원인이 됩니다. 이러한 실내 공기 오염을 효과적으로 제거하기 위해서는, 제올라이트(zeolites)와 같은 VOC 포집 물질이 높은 흡착 용량을 가져야 합니다.
Dynamic Vapor Sorption(DVS) 기술은 현실적인 조건에서 수분이 존재하는
상황에서도, 제올라이트 내 메탄올(methanol)과 같은 VOC의 흡착을 직접적으로 측정할 수 있습니다. 또한 DVS는 보다 효과적인 흡착제(sorbent)를 선별하는 데
사용될 수 있으며, 이는 호흡기 질환, 집중력 저하, 기타 급성 불편 증상을
유발할 수 있는 문제 해결에 중요한 역할을 합니다.
Note:
DVS Application Note 65: Impact of Relative Humidity on the Adsorption of Volatile Organic Compounds by Porous Materials – Two Component Sorption Study [Request a copy]
재료의 흡착 용량(sorption capacity)은 그 표면적(surface area)과
기공 크기 분포(pore size distribution)에 의해 결정됩니다.
이 두 요소는 재료의 거동을 이해하고, 이를 바탕으로 더 나은 제품을 설계하는 데
중요한 역할을 합니다.
Dynamic Vapor Sorption(DVS)과 역기체 크로마토그래피
(Inverse Gas Chromatography, iGC)는 모두 BET 표면적(BET surface area)을
측정하는 데 사용될 수 있으며, 등온선(isotherm)의 형태를 통해
다공성 여부(porosity) 또한 판단할 수 있습니다.
재료가 다공성(porous)일 경우, 등온선 데이터를 활용하여 Kelvin 방정식을 통해
기공 크기 분포를 계산할 수 있습니다.
Notes:
Application Note 18: Measuring BET Surface Areas using Organic Probe Molecules [Request a copy]
Application Note 37: Hysteresis Effects in Vapour Sorption [Request a copy]
