나비에서 영감을 얻은 세계 최초의 에너지 절약 페인트

09년 2023월 XNUMX일(나노 워크 뉴스) UCF 나노과학 기술 센터의 교수이자 센트럴 플로리다 대학의 연구원인 Debashis Chanda는 나비에서 영감을 얻어 에너지 절약 노력과 지구 온난화를 줄이는 데 도움이 됩니다. 개발은 다음에서 게시되었습니다. 과학의 발전 추천 기사로("초경량 플라즈몬 구조용 컬러 페인트"). UCF가 개발한 플라즈몬 페인트는 색소 대신 알루미늄과 산화알루미늄 등 무색 물질을 나노스케일 구조로 배열해 색을 낸다. 여기서 플라즈몬 페인트는 연구에 영감을 준 곤충인 금속 나비의 날개에 적용됩니다. (이미지: UCF) "화려한 꽃, 새, 나비부터 물고기와 두족류와 같은 수중 생물에 이르기까지 자연계의 색상과 색조의 범위는 놀랍습니다."라고 Chanda는 말합니다. "구조적 색상은 일반적으로 두 가지 무색 재료의 기하학적 배열이 모든 색상을 생성하는 매우 생생한 몇몇 종에서 기본 색상 생성 메커니즘 역할을 합니다. 반면에 인공 색소의 경우 존재하는 모든 색상에 대해 새로운 분자가 필요합니다.” 이러한 생체 영감을 바탕으로 Chanda의 연구 그룹은 안료 대신 알루미늄 및 산화 알루미늄과 같은 무색 물질의 나노 크기 구조 배열을 사용하여 색상을 생성하는 플라즈몬 페인트를 혁신했습니다. 안료 착색제는 안료 재료의 전자적 특성을 기반으로 빛 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 안료 기반의 색상과 달리 금속과 산화물만을 사용하여 환경친화적이다. 연구원들은 모든 색상의 오래 지속되는 페인트를 형성하기 위해 구조적 색상 플레이크를 상업용 바인더와 결합했습니다. "색소가 광자를 흡수하는 능력을 잃기 때문에 정상적인 색상이 흐려집니다."라고 Chanda는 말합니다. “여기서 우리는 그 현상에 의해 제한되지 않습니다. 구조적 색상으로 무언가를 칠하면 수세기 동안 유지되어야 합니다.” 또한 플라즈모닉 페인트는 전체 적외선 스펙트럼을 반사하기 때문에 페인트에 의해 흡수되는 열이 적기 때문에 표준 상업용 페인트로 덮을 때보다 아래 표면이 화씨 25~30도 더 차갑게 유지된다고 연구원은 말합니다. “미국 전체 전력의 10% 이상 에어컨 사용으로 이동합니다.”라고 Chanda는 말합니다. “온도차 플라즈몬 페인트 약속은 상당한 에너지 절약으로 이어질 것입니다. 냉각을 위해 더 적은 전기를 사용하면 이산화탄소 배출량도 줄어들어 지구 온난화가 줄어듭니다.” Plasmonic 페인트는 또한 매우 가볍습니다. 이는 페인트의 큰 면적 대 두께 비율 때문이며, 전체 착색이 150나노미터의 페인트 두께에서 달성되어 세계에서 가장 가벼운 페인트가 되었다고 Chanda는 말합니다. 페인트는 너무 가벼워 약 3파운드의 플라즈모닉 페인트만 보잉 747을 덮을 수 있으며 일반적으로 1,000파운드 이상의 기존 페인트가 필요하다고 그는 말합니다. Chanda는 구조적 색상에 대한 그의 관심이 나비의 생동감에서 비롯된다고 말합니다. "어렸을 때 저는 항상 나비를 만들고 싶었습니다."라고 그는 말합니다.

미래 연구

Chanda는 프로젝트의 다음 단계에는 상업용 페인트로서의 실행 가능성을 향상시키기 위해 페인트의 에너지 절약 측면에 대한 추가 탐구가 포함된다고 말합니다. "기존의 안료 페인트는 수백 갤런의 페인트를 만들 수 있는 큰 시설에서 만들어집니다."라고 그는 말합니다. "현 시점에서 스케일업 과정을 거치지 않으면 여전히 학술 연구실에서 생산하기에는 비용이 많이 듭니다." "무독성, 냉각 효과, 초경량과 같은 기존의 다른 페인트가 할 수 없는 다른 것을 테이블에 가져와야 합니다." 찬다가 말한다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php