열 페인트: MXene 스프레이 코팅은 가열 또는 냉각을 위해 적외선을 활용할 수 있습니다.

May 30, 2023

2023년 3월 30일

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드렉셀 대학교

드렉셀 대학교(Drexel University)가 이끄는 국제 연구진은 MXene(Drexel에서 10년 이상 발견하고 연구한 2차원 나노 물질의 일종)을 얇게 코팅하면 물질의 열을 가두거나 발산하는 능력을 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했습니다. 주변 적외선 복사의 통과를 조절하는 MXene의 능력과 관련된 이 발견은 열 의류, 가열 요소 및 복사 가열 및 냉각을 위한 새로운 재료의 발전으로 이어질 수 있습니다.

Drexel의 재료 과학 및 광전자 공학 연구원과 펜실베이니아 대학의 계산 과학자를 포함하는 이 그룹은 최근 Materials Today의 "MXene의 적외선 특성의 다양성"이라는 제목의 논문에서 MXene과 관련된 복사 가열 및 냉각 기능에 대한 발견을 발표했습니다. .

"이 연구는 MXene 재료의 다재다능함의 또 다른 측면을 보여줍니다"라고 연구의 리더인 Drexel 공과대학의 저명한 대학의 Yury Gogotsi 박사이자 Bach 석좌교수가 말했습니다.

"사람 머리카락보다 200~300배 더 얇고 가볍고 유연하면서도 적외선 복사를 포함하거나 방출하는 탁월한 능력을 갖춘 MXene 코팅은 국부적인 열 관리와 대규모 복사 가열 및 냉각 시스템 모두에 적용할 수 있습니다. 수동형 적외선 가열 및 냉각은 작동하는 데 전력이 필요한 기존 능동형 가열 및 냉각보다 상당한 이점이 있습니다."

MXene은 2011년 Drexel 연구진이 처음 발견한 2차원 나노물질 계열로, 그 구성과 2차원 구조로 인해 전기 전도, 전기 에너지 저장, 화합물 필터링 및 전자기 복사 차단에 탁월한 성능을 발휘하는 것으로 점진적으로 입증되었습니다. , 기타 기능 중 하나입니다. 수년에 걸쳐 재료 과학자들은 다양한 화학 조성을 가진 MXene을 생산하고 광범위하게 조사하여 수많은 응용 분야를 발견했습니다.

최근 논문에서 팀은 적외선 복사의 통과를 돕거나 방해하는 10가지 MXene 구성의 능력("방사율"이라고 불리는 측정값)을 측정했습니다. 이는 주변 열을 수동적으로 포착하거나 분산시키는 능력과 관련이 있습니다.

"우리는 이전 연구를 통해 MXene이 전파와 마이크로파 복사를 반사하거나 흡수하는 능력이 더 뛰어나다는 것을 알았습니다. 따라서 훨씬 더 짧은 파장을 갖는 적외선과의 상호 작용을 조사하는 것이 다음 단계였습니다."라고 공동 연구원인 Danzhen Zhang은 말했습니다. -Gogotsi 연구실의 박사 연구원이자 논문의 공동 저자입니다.

"적외선 복사의 통과를 제어할 수 있다는 장점은 이러한 유형의 복사를 수동 가열(포함할 수 있는 경우) 또는 수동 냉각(소산할 수 있는 경우)에 사용할 수 있다는 것입니다. 우리가 테스트한 MXene은 다음과 같은 기능을 수행할 수 있음을 보여주었습니다. 원소 구성과 원자층 수에 따라 두 가지를 모두 수행합니다."

Tetiana Hryhorchuk에 따르면 신체의 열적외선 복사(체열)가 가볍고 다공성인 직물 구성을 통해 빠져나가도록 하는 오늘날 시장에 나와 있는 수동 냉각 재료와 비교할 때 MXene 코팅 직물은 훨씬 더 나은 성능을 발휘할 수 있다고 합니다. Gogotsi 연구실의 박사 연구원이자 연구의 공동 저자인 이 코팅된 직물은 외부 적외선을 반사하고 햇빛으로 인한 가열을 방지하는 동시에 신체에서 방출되는 적외선을 통과시키는 추가 기능을 가지고 있기 때문입니다.