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Aug 03, 2023

UCF 연구원, 세계 최초 에너지 창조

센트럴 플로리다 대학교 연구원 Debashis Chanda, UCF 교수

University of Central Florida 연구원이자 UCF NanoScience Technology Center의 교수인 Debashis Chanda는 나비로부터 영감을 얻어 에너지 절약 노력에 기여하고 도움을 줄 수 있는 색소 기반 착색제에 대한 최초의 환경 친화적인 대규모 다색 대안을 만들었습니다. 지구 온난화를 줄입니다.

이 개발은 오늘 Science Advances에 특집 기사로 게재되었습니다.

Chanda는 "자연계의 색상과 색조의 범위는 다채로운 꽃, 새, 나비부터 물고기와 두족류와 같은 수중 생물에 이르기까지 놀랍습니다."라고 말합니다. "구조적 색상은 일반적으로 두 가지 무색 물질의 기하학적 배열이 모든 색상을 생성하는 매우 생생한 여러 종에서 기본 색상 생성 메커니즘 역할을 합니다. 반면, 인공 색소의 경우 존재하는 모든 색상에 대해 새로운 분자가 필요합니다."

이러한 생체 영감을 바탕으로 Chanda의 연구 그룹은 색소 대신에 무색 물질(알루미늄 및 산화알루미늄)의 나노 규모 구조 배열을 활용하여 색상을 생성하는 플라즈몬 페인트를 혁신했습니다.

안료 착색제는 안료 물질의 전자 특성을 기반으로 광 흡수를 제어하므로 모든 색상에는 새로운 분자가 필요하지만, 구조 착색제는 순전히 나노 구조의 기하학적 배열을 기반으로 빛이 반사, 산란 또는 흡수되는 방식을 제어합니다.

이러한 구조색은 인공적으로 합성된 분자를 사용하는 기존의 색소 기반 색소와 달리 금속과 산화물만을 사용하여 환경친화적이다.

연구원들은 구조적 색상 플레이크를 상업용 바인더와 결합하여 모든 색상의 오래 지속되는 페인트를 형성했습니다.

"일반적인 색상은 색소가 광자를 흡수하는 능력을 잃기 때문에 퇴색됩니다"라고 Chanda는 말합니다. "여기서 우리는 그 현상에 국한되지 않습니다. 일단 구조적 색상으로 무언가를 칠하면 수세기 동안 유지되어야 합니다."

또한 플라즈몬 페인트는 전체 적외선 스펙트럼을 반사하기 때문에 페인트에 의해 흡수되는 열이 적고 결과적으로 표준 상업용 페인트로 덮었을 때보다 아래쪽 표면이 화씨 25~30도 더 차갑게 유지된다고 연구원은 말합니다.

"미국 전체 전기의 10% 이상이 에어컨 사용에 사용됩니다"라고 Chanda는 말합니다. "온도차 플라즈몬 페인트는 상당한 에너지 절약으로 이어질 것입니다. 냉각에 더 적은 전기를 사용하면 이산화탄소 배출도 줄어들고 지구 온난화도 완화될 것입니다."

플라즈모닉 페인트는 또한 매우 가볍다고 연구원은 말합니다.

이는 페인트의 넓은 면적 대 두께 비율 때문이며, 페인트 두께가 150나노미터에 불과하여 완전한 착색이 가능해 세계에서 가장 가벼운 페인트라고 Chanda는 말합니다.

페인트는 매우 가볍기 때문에 약 3파운드의 플라즈모닉 페인트만으로 보잉 747을 덮을 수 있으며, 일반적으로 1,000파운드 이상의 기존 페인트가 필요하다고 그는 말합니다.

Chanda는 구조적 색상에 대한 관심이 나비의 활력에서 비롯된다고 말합니다.

"어렸을 때 저는 항상 나비를 만들고 싶었어요"라고 그는 말합니다. "색상이 내 관심을 끈다."

미래연구

Chanda는 이 프로젝트의 다음 단계에는 상업용 페인트로서의 생존 가능성을 향상시키기 위해 페인트의 에너지 절약 측면을 추가로 조사하는 것이 포함된다고 말했습니다.

"기존의 안료 페인트는 수백 갤런의 페인트를 만들 수 있는 대규모 시설에서 만들어집니다."라고 그는 말합니다. "현재로서는 규모 확장 과정을 거치지 않는 한 학술 연구실에서 생산하는 데 여전히 비용이 많이 듭니다."

"무독성, 냉각 효과, 초경량 등 기존 페인트가 할 수 없는 차별화된 기능을 테이블에 가져와야 합니다." 찬다는 말한다.

라이선스 기회

이 기술 라이선스에 대한 자세한 내용은 생생한 플라즈모닉 컬러용 무기 페인트 안료 기술 시트를 참조하세요.

연구원의 자격증명