[논문] 나비에서 영감을 얻은 필름은 물체를 수동적으로 냉각시키면서 생생한 색상을 만듭니다.

더운 여름날 흰색 옷은 햇빛을 흡수하지 않고 반사하기 때문에 다른 색상보다 시원하게 느껴집니다. 파란색이나 검은색과 같은 다른 색상은 빛을 흡수하면서 열 효과를 받습니다. 유색 냉각 필름에서 이러한 가열 효과를 피하기 위해 연구자들은 나비 날개의 나노 구조에서 영감을 얻었습니다.

새로운 영화빛을 흡수하지 않는 는 건물, 차량 및 장비의 외부에 사용되어 냉각에 필요한 에너지를 줄이고 생생한 색상 속성.

“건물에서는 냉방과 환기에 많은 양의 에너지가 사용됩니다. 에어컨 ~에 전기차 줄일 수 있습니다 드라이빙 레인지 중국 선전 대학의 Wanlin Wang 연구팀장은 “우리의 냉각 필름은 에너지 지속 가능성과 탄소 중립성을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 말했습니다.

~ 안에 광학Optica Publishing Group의 저널에서 연구원들은 그들이 개발한 필름이 다채로운 물체의 온도를 약 2°C 아래로 낮춘다는 것을 보여줍니다. 주변 온도. 그들은 또한 하루 종일 외부에 방치했을 때 필름의 파란색 버전이 기존의 파란색 자동차 페인트보다 약 26°C 더 차갑다는 사실을 발견했습니다. 이는 연간 약 1,377MJ/m의 에너지 절감 효과를 나타냅니다.² 연간.

“우리의 새로운 필름을 사용하면 원하는 색상, 채도 또는 밝기에 관계없이 우수한 냉각 성능을 얻을 수 있습니다.”라고 Wang은 말했습니다. “뜨거운 온도에서 편안한 모든 색상의 옷을 만들기 위해 직물에 사용할 수도 있습니다.”

자연에서 영감을 얻다

파란색 페인트를 칠한 자동차는 노란색 빛을 흡수하고 반사하기 때문에 파란색으로 보입니다. 푸른 빛. 흡수된 많은 양의 빛이 자동차를 가열합니다. 그러나 모르포나비는 고도로 포화된 푸른 색 날개의 나노 구조를 기반으로 합니다. 냉각 나노필름의 디자인은 이러한 구조를 모방하여 기존 페인트처럼 빛을 흡수하지 않는 생생한 색상을 생성합니다.

Morpho에서 영감을 받은 나노필름을 만들기 위해 연구원들은 이산화티타늄과 이산화알루미늄으로 만들어진 다층 재료 아래에 무질서한 재료(거친 반투명 유리)를 배치했습니다. 그런 다음 그들은 모든 빛을 반사하는 은층 위에 이 구조를 배치하여 태양 복사 흡수와 그 흡수와 관련된 가열을 방지했습니다.

필름의 색상은 다층 구조 내의 구성 요소가 빛을 반사하는 방식에 따라 결정됩니다. 예를 들어 파란색을 만들기 위해 다층 재료는 반사되도록 설계되었습니다. 황색 신호등 매우 좁은 범위의 각도에서 무질서한 구조가 넓은 영역에 걸쳐 청색광을 확산시킵니다.

이러한 유형의 패시브 포토닉 열 관리는 이전에도 이루어졌지만 넓은 시야각과 높은 채도를 유지하기 어렵기 때문에 흰색 또는 투명한 물체에만 사용되었습니다.

다채로운 물체의 수동 냉각

“우리가 개발한 적층 구조 덕분에 색상 성능을 유지하면서 무색 물체에서 다채로운 물체로 수동 냉각 방법을 확장할 수 있었습니다.”라고 Wang은 말했습니다. “즉, 우리의 파란색 필름은 넓은 시야각에서 파란색으로 보이고 모든 반사광을 반사하기 때문에 가열되지 않습니다. 빛. 또한 구조를 최적화하여 높은 채도와 밝기를 얻을 수 있습니다.”

새로운 기술을 테스트하기 위해 연구원들은 겨울과 여름 모두 오전 9시부터 오후 4시까지 지붕, 자동차, 천, 휴대폰과 같은 표면에 심천 대학 옥외에 파란색, 노란색 및 무색 필름을 만들었습니다. 써모커플 센서와 적외선 카메라 온도를 측정하기 위해 그들은 냉각 필름이 겨울에는 표면보다 약 15℃ 이상, 여름에는 약 35℃ 더 시원하다는 것을 발견했습니다.

연구원들은 은 필름을 알루미늄 필름으로 대체하면 필름을 덜 비싸게 만들고 전자 빔 증발 및 마그네트론 스퍼터링과 같은 확장 가능한 제조 방법으로 제조할 수 있다고 지적합니다. 필름의 냉각 및 색상 성능을 시연했으므로 연구원들은 기계적 및 화학적 견고성과 같은 다른 특성을 연구하고 최적화할 계획입니다.