Electrospray is a technology that sprays charged fine droplets by concentrating electric field on a nozzle in which liquid is supplied. Water electrospray generates hydroxyl radicals and can be used in antimicrobial fields, but the onset voltage is high due to the high surface tension of water, which can be accompanied by electrical discharge, and the flow rate is too low to be utilized. Previous research implemented water electrospray without electrical discharge at a low onset voltage (< 3 kV) using a multi polymer micro-nozzle film to which in-plane extractors are combined, and improved the low flow rate problem. However, mass production is poor, and there are still problems of nozzle wetting, nozzle clogging, and flow deviation between nozzles. This study developed a nozzle film fabrication process that combines screen printing technology and UV embossing technology to secure mass production. Super hydrophobic surface with a contact angle of 150 degrees or more was realized by electrospinning PS nanofibers on the nozzle surface. A hydrophilic homogenizer was manufactured on the back of the nozzle using polyvinyl alcohol(PVA)-polyacrylic acid(PAA) electrospun nanofibers to improve nozzle clogging and flow deviation between nozzles. Charge density measurement, OH radical measurement, sterilization test, toxicity evaluation, and ozone measurement were performed to evaluate the performance of water electrospray.
정전분무는 액체가 공급되고 있는 노즐에 전기장을 집중시켜 대전된 미세액적을 분무하는 기술이다. 물 정전분무는 하이드록실 라디칼을 생성하여 항균/항바이러스 분야에 활용될 수 있지만 물의 높은 표면장력으로 인해 개시전압이 높아 방전이 수반될 수 있으며 유량이 적기 때문에 활용도가 떨어진다. 선행 연구를 통해 면내 추출 전극이 결합된 폴리머 초소형 멀티 노즐 필름을 이용하여 낮은 개시전압(< 3 kV)에서 방전이 수반되지 않는 물 정전분무를 구현하였고 저유량 문제가 개선되었다. 그러나, 양산성이 떨어지고 노즐 젖음, 노즐 막힘, 노즐 간 유량 편차 문제가 여전히 존재한다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결하고자 스크린 프린팅 기술과 UV 엠보싱 기술을 접목한 노즐 필름 공정을 개발하였다. 노즐 표면에 폴리스티렌 나노섬유를 전기방사하여 접촉각이 150도 이상인 초소수성 표면을 구현하였다. 노즐 뒷면에는 폴리비닐알콜-폴리아크릴산 전기방사 나노섬유를 이용해 친수성 호모지나이저를 제작하여 노즐 막힘과 유량 편차를 개선하였다. 물 정전분무의 성능을 평가하기 위해 전하밀도 측정, 하이드록실 라디칼 측정, 살균 실험, 독성 평가, 그리고 오존 측정을 진행하였다.
