전단응력 하에서 에멀젼 상 변이의 실시간 측정을 위한 전기 유변학적 연구 = Development of Real-time Monitoring Device (JELLI^TM chip) for Phase Inversion of Emulsions Under Shear Flow

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 다양한 종류의 에멀젼에 전단응력을 가하며 그때 일어나는 에멀젼의 상 변이를 전기, 유변학적 특징을 통해 실시간으로 측정해보는 것이다. 전기 전도도의 변화는 자체 제작한 JELLI^TM (Joint Electro-rheometer for Liquid-Liquid Inversion) 칩을 이용하였으며, 동시에 유변물성측정장치(rheometer)를 이용하여 유변물성의 변화를 측정하였다. JELLI^TM 칩과 인조 피부를 유변물성측정장치 사이에 장착하고 그 사이에 다양한 종류의 에멀젼을 얇게 발라준 후, 일정한 전단응력을 주며 시간에 따른 저항과 전도값의 변화를 측정하였다. O/W 제형의 경우 시간에 따라 저항값이 커지는 경향을 보였으며 저항값은 내부 상이 많을 수록 더 급격한 변화를 나타냈다. 이때의 점도 변화를 보면, 저항값의 변화가 클수록 점도의 변화도 큼을 볼 수 있었다. 이것은 내부 상의 파괴로 인해 외부의 힘에 저항하는 힘이 약해졌기 때문이라고 예상된다. 이런 결과를 이용하여 전단응력에 의한 에멀젼 상 변이 특성과 정도를 실시간, 정량적 비교할 수 있었다. 정량적 비교할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To know what happens to the internal structure of emulsions under high shear flow is very important for cosmetic product development because it is highly relevant to the physical degradation of emulsions during the application upon the skin. Here, in order to investigate the response of emulsions against the external shear forces, we designed a new device, JELLI^TM (Joint Electro-rheometer for Liquid-Liquid Inversion) chip, for the measurement of electrical and rheological properties of emulsions under shear flow. By using this device, we examined the real-time changes in conductivities of oil-in-water (O/W) and water-in-oil (W/O) emulsions on the artificial skin during large deformation under shear flow. In this study, O/W and W/O emulsions having various volumes were prepared. After emulsions were homogeneously applied on the artificial skin, the electrical resistance and viscosity changes were monitored under steady shear flow. In case of O/W emulsions, the resistance increased as a function of time. The resistance showed more dramatic increase as the increase of the internal oil phase. It was also found that the viscosity change was proportional to the resistance variation. This phenomenon might be caused by decreased resisting forces against the shear flow because of the breakdown of the internal phase.