초발수 유리코팅
나노엔
Nano
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2017.06.08 07:52
나방의 눈과 연잎은 태양 패널, 렌즈, 검출기, 창, 무기 시스템과
많은 다른 생산품들을 위해 매우 높은 잠재성을 가지는 무반사 방수, 즉 초발수성 유리 코팅에 많은 영감을 주었다.
Journal of Materials Chemistry C에 게재된 논문에서 설명한 것처럼 미 에너지부 오크리지 국립 연구소 연구원들에
의한 발견은 다공성 유리 필름의 기계적으로 견고한 나노구조 층에 기반하고 있다. 이 코팅은 초발수성, 안개에 저항하고 무반사로 사용자의 요구에 맞추어 개량될 수 있다.
연잎들이 비가 올 때 물을 떨어뜨리고 자가 세척하지만, 나방의 눈은 광이 나방의 각막으로
이동할 때 굴절률이 점차적으로 증가하는 점점 가늘어지는 나노구조들로 자연적으로 덮여있어서 무반사라고 ORNL 재료 화학 그룹 멤버이며 이 논문의 저주자인 톨가 아이투그가 말했다.
결합된 이 특색들은 특이한 특성과 성능을 위해 코팅들을 디자인하는 매우 놀라운 능력을 제공한다.
초발수성이 되기 위해, 표면은 150도 이상
물방울 접촉각을 얻어야 한다. ORNL의 코팅은 155에서 165 도 사이의 접촉각을 가지기 때문에 물은 먼지와 흙을 떨어뜨리도록 말 그대로 튀겨 없어진다. 유리 표면에서 광반사의 감소를 결합한 특성은 수많은 광학 응용들에서 개선된
성능을 위해 중요하다. 또한 기본 물질인 특별한 형태의 유리 코팅은 대체 기술과 달리 매우 견고하다.
연구원들은 열처리와 식각으로 선택적인 물질 제거가 뒤따르는 유리표면 상에 얇은 유리 물질 증착으로 시작하는 방법을 개발했다. 이는 마이크로 크기 산호를 모방한 높은 실리카 성분 유리의 다공성 삼차원 네트워크로 구성되는 표면이 만들어진다.
이 코팅이 산업 표준 기술들을 통해 제조될 수 있다는 측면은 만들기 쉽고 저가로 확장시킬 수 있으며 폭넓게 다양한 유리 플랫폼들에
적용시킬 수 있게 해 준다.
연구원들이 개발한 코팅의 나노다공성 특색이 서로 연결된 특이한 삼차원성은 폭넓은 파장과 각들에 걸쳐 개선된 투과성을 제공하도록 유리
표면들에서 프레넬 광 반사를 감소시킨다. 프레넬
효과는 투과되는 양에 대한 반사되는 광의 양을 나타낸다.
태양 패널들에 관련된 곳은 반사된 광의 감소가 이 전지의
광의 전기 전환 효율과 전력 생산에서 3~6 퍼센트 상대 증가를 예측할 수 있다. 또한 초발수성 자가세척 능력을 겸비하여 태양 패널의 관리와 작동 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
또 다른 잠재 응용들에는 고글, 잠망경, 광학
장비, 광검출기와 센서 등이 포함된다. 또한, 초발수성 특성은 광학 소자 상에 얼음이나 눈이 쌓이는 것을 막는데 효과적일 수 있고 해양 응용들에서 생물부착을
방해할 수 있다. 그리고 코팅의 충격 마모 방지는
수많은 응용들에 적합한 패키지로 만들어준다.
이런 우수함은 일반적으로 기계적 약점을 가진 일반적인 폴리머와 분말 기반 코팅과의 차이점이다. 나노구조
유리 코팅은 모래 바람과 같은 마찰 충격에 우수한 기계적인 저항을 보이고 섭씨 500도에 도달하는 온도에서
열적으로 안정하다.
그림 설명: 코팅된 제품과 응용들의 개략적인 설명.
출처: kisti 글로벌동향
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