연구진은 건조 안료의 패턴이 안료 농도와 건조 온도에 영향을 받는다는 사실을 발견했습니다. American Chemical Society의 Langmuir 저널에 실린 연구에 따르면 안료 농도가 낮거나 더 차가운 표면에 놓인 페인트 방울은 "튀긴 계란"처럼 건조되는 반면, 안료 농도가 높거나 더 높은 온도에서 건조된 페인트 방울은 더 균일해 보였습니다. 결과는 안료 농도와 건조 온도를 조정함으로써 건조된 페인트의 최종 외관을 제어할 수 있음을 보여줍니다.
커피를 쏟으면 건조되면서 웅덩이 가장자리에 어두운 얼룩이 남을 수 있습니다. 그러나 페인트가 마르면 일부는 "계란 후라이"처럼 보이고 "노른자" 색상은 순백색 후광으로 둘러싸여 있지만 다른 일부는 균일하게 보입니다. 이러한 변화를 이해하기 위해 ACS Langmuir 저널에 보고한 연구자들은 안료 건조 과정을 관찰했습니다. 그들은 안료 농도와 온도가 액체의 겔화와 증발에 영향을 미치고 이 정보가 건성 페인트의 형태를 제어하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다.
페인트에는 수지, 안료, 첨가제 및 용제(예: 물)를 포함한 물질의 혼합물이 포함되어 있습니다. 페인트의 복잡한 구성으로 인해 페인트 방울이 증발할 때 다양한 화학적 효과가 발생하며 때로는 바람직하지 않은 패턴이나 작은 균열이 발생합니다. 일반적으로 예술가와 가정 화가는 모두 페인트를 표면에 적용한 후에 안료가 균일하고 일관되게 분포되기를 원합니다. 그러나 안료액이 건조될 때 패턴 형성을 방지하는 방법은 아직 명확하지 않습니다. 그래서 Stella Ramos, Catherine Ballentine 및 동료들은 수성 코팅의 증발에 영향을 미치는 요인을 연구하고 싶었습니다.
페인트 방울이 마르면 "계란 후라이"처럼 보일 수도 있고(왼쪽 이미지, 계수선은 1밀리미터) 안료가 더 균일하게 분포될 수도 있습니다(오른쪽 이미지). 이미지 출처: "Langmuir2023"에서 수정, DOI:10.1021/acs.langmuir.3c01605
연구진은 5가지 수성 아크릴 페인트와 물의 혼합물을 준비한 다음 가열된 유리 슬라이드에 용액을 떨어뜨렸습니다. 액체가 증발하면서 그들은 퇴적물을 분석하고 사진을 찍어 세 가지 현상을 관찰했습니다.
처음에는 액체의 내부 흐름과 외부 흐름이 공존합니다. 즉, 뜨거운 베이스에서 액적의 냉각기 상단까지의 내부 흐름과 모세관 흐름의 외부 흐름이 공존합니다.
궁극적으로 안료 현탁액의 겔화는 점도를 증가시키고 안료의 흐름을 느리게 만듭니다.
마지막 건조 단계에서는 안료가 슬라이드 표면에 고정됩니다.
안료의 양과 유리 표면의 온도는 모두 건조된 안료 방울의 크기, 모양 및 패턴에 영향을 미칩니다. 연구진은 안료 농도가 낮은 페인트 방울이나 온도가 화씨 86도 정도로 낮은 표면에 침전된 페인트 방울이 중앙에 다채로운 분자를 축적하여 "계란 튀김" 모양을 만든다는 사실을 발견했습니다. 안료 농도가 높을수록, 온도(화씨 176도까지 올라갈 수 있음)가 높을수록 건조 후 패턴이 더 균일해지고 색상이 원 전체에 더 균일하게 분포됩니다.
건조된 페인트의 외관을 제어하려면 원하는 최종 패턴에 따라 안료 농도와 표면 온도를 조정하십시오.