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Jun 21, 2023

나비는 세계에서 가장 가벼운 페인트를 만드는 데 영감을 줍니다

"지속 가능한 페인트"라는 말을 들으면 VOC가 없는 페인트가 떠오를 수도 있지만, 훨씬 더 환경 친화적인 새로운 코팅이 마을에 등장했습니다. 많은 위대한 혁신과 마찬가지로 이 새로운

"지속 가능한 페인트"라는 말을 들으면 VOC가 없는 페인트가 떠오를 수도 있지만, 훨씬 더 환경 친화적인 새로운 코팅이 마을에 등장했습니다. 많은 위대한 혁신과 마찬가지로 이 새로운 페인트도 우연히 발견되었습니다. 동물에게서 발견되는 자연 발생 색상을 구조적으로 모방한 거울 제작 실패였습니다. 이를 만든 과학자들은 이 페인트가 기존 페인트보다 가볍고 오래 지속되며 냉각 효과도 제공한다고 말합니다.

분명히, 작동 방식에 대한 이해 여부에 관계없이 제작자가 초경량 플라즈몬 구조 컬러 페인트라고 부르는 이러한 제품에 대한 가능한 응용 분야는 많이 있습니다. 하지만 이 새로운 발전에 대해 좀 더 밝혀보도록 하겠습니다.

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플라즈몬 페인트에 대해 알아보기 전에 일반 페인트가 어떻게 작동하고 수천 년 동안 작동했는지 검토하는 것이 도움이 될 수 있습니다.

페인트를 만들려면 광물, 금속 또는 화학 물질과 같은 안료를 액체(보통 오일)와 혼합합니다. 페인트에 색상을 부여하는 것은 안료이며 일부 빛의 파장을 흡수하고 다른 파장을 반사하는 방식으로 작동합니다. 반사되는 것은 우리가 색상으로 보는 것입니다.

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이 검증된 페인트 제조 방법의 문제점은 독성 화학 물질로 만들어질 수 있고 화학적으로 불안정하며 시간이 지남에 따라 퇴색될 수 있다는 것입니다. 또한 열을 가두어 줍니다. 흰색 페인트도 햇빛을 완전히 반사하지 못합니다.

Wired에 따르면 University of Central Florida(UCF)의 연구팀은 알루미늄 거울을 만들기 위해 노력하고 있었는데 "눈에 보이지 않을 만큼 작지만 거울의 빛을 방해할 만큼 큰 알루미늄 원자 덩어리"를 발견했습니다.

거울 프로젝트에는 나쁜 소식이었지만 그들은 백색광과 반사광에서 진동하는 작은 원자를 깨달았습니다. 원자의 크기에 따라 반사되는 색상이 결정됩니다.

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이는 연구원들이 다양한 크기의 알루미늄 입자를 사용하여 다양한 색상을 생성할 수 있음을 의미합니다. 입자가 거울에 부착되어 색상 조각으로 변환되면 액체와 혼합되어 페인트를 만들 수 있습니다.

UCF 나노과학 기술 센터의 교수이자 연구원인 Debashis Chanda에 따르면 이러한 유형의 색상 생성을 "구조적"이라고 하며 많은 종이 색상을 생성하는 방식입니다.

Chanda는 UCF Today 저널에서 "다채로운 꽃, 새, 나비부터 물고기와 두족류와 같은 수중 생물에 이르기까지 자연 세계의 색상과 색조의 범위는 놀랍습니다"라고 말했습니다. "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 새로운 분자가 필요합니다."

"그러나 자연은 우리와는 매우 다른 방식으로 색을 만들어냅니다"라고 Chanda는 말했습니다. 예를 들어 나비가 표현하는 색상은 색소 없이 자연이 만들어낸 것입니다. 나비 날개의 표면은 빛을 회절시켜 색소가 없고 오래 지속되는 구조적 색상을 생성합니다.

새로운 페인트에서 무색의 물질은 알루미늄과 산화알루미늄이다.

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다 좋은데 구조용 페인트가 어떻게 안료 페인트를 능가합니까? 연구자들에 따르면 이점은 상당합니다.

빛을 흡수하는 대신 "반사 또는 산란"하는 방식을 제어하기 때문에 구조용 페인트는 시간이 지나도 더 안정적이므로 색상이 바래지 않습니다. 즉, 몇 년마다 표면을 다시 칠할 필요가 없습니다. 또 다른 환경적 이점은 이러한 새로운 페인트가 인공 색소와 화학 물질이 아닌 금속과 산화물만으로 제조된다는 것입니다.

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가장 흥미로운 점은 구조 덕분에 플라즈몬 페인트가 두 가지 면에서 더 가볍다는 점입니다.

첫째, UCF Today에 따르면, 이 페인트는 빛을 반사하고 열을 덜 흡수하여 표면을 표준 상업용 페인트로 칠한 표면보다 화씨 25~30도(섭씨 영하 3.8~영하 1.1도) 더 시원하게 유지합니다. 이는 건물을 더 시원하게 유지하는 데 큰 이점이 있을 수 있으므로 실내 냉각 메커니즘의 사용이 덜 필요합니다.