| 높은 자외선-적외선 대역 광 투과율의 초박형 다이아몬드 나노필름 개발 | ||
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  선전(深圳)선진기술연구원 기능막박재료연구센터 탕융빙(唐永炳) 연구원은 홍콩시립대학교 장원쥔(张文军) 연구팀과 공동으로 자외선에서 적외선에 이르는 대역에서 높은 광 투과율을 보유한 초박형 다이아몬드 나노필름을 개발했다. 안개방지, 수중 자체청결 및 내마모 특성을 보유한 해당 필름은 광학렌즈, 해양 정밀기기, 고화질 모니터링, 적외선 센서 등 분야에 새로운 표면보호 전략을 제공한다. 해당 성과는 「UV-to-IR highly transparent ultrathin diamond nanofilms with intriguing performances: Anti-fogging, self-cleaning and self-lubricating」라는 제목으로 "Applied Surface Science"에 온라인으로 게재되었다. 다이아몬드는 우수한 광학적 특성, 높은 열전도율, 초고경도, 내마모성, 내식성 및 양호한 생체 적합성을 보유하지만, 전통적인 사전 핵형성(prenucleation) 공정의 한계로 통상적인 다이아몬드 필름의 두께는 200nm 이상이며 광 투과율 또한 필름 두께의 증가에 따라 하강 추세를 나타내어 자외선, 가시광선 및 적외선 대역에서 높은 광 투과율을 획득하기 어렵다. 연구진은 자체적으로 개발한 자가 조립 식물성 기상증착법으로 두께가 45nm인 고밀도 다이아몬드 나노필름을 제조했다. 코팅된 석영유리의 자외선-가시광선 대역에서의 광 투과율은 90%에 달하고 수중에서의 광 투과율은 98%에 달하며 이는 코팅되지 않은 석영유리에 가깝다. 다이아몬드 나노필름은 적외선 대역에서 투과 증가 효과를 가진다. 적외선 대역에서 코팅된 석영유리의 광 투과율은 85%에 달하며 이는 코팅되지 않은 석영유리보다 10% 높다. 심층 연구에 의하면 표면 처리된 다이아몬드 나노필름은 초친수성과 수중 초친유성을 보유하기에 코팅된 유리가 수중기와 온도가 급변하는 환경에서도 투명 안개방지 기능을 보유하며 수중에서 오일얼룩 접착에 대한 내성을 가지어 수중 자체 청결 기능을 달성하도록 한다. 해당 초박형 다이아몬드 나노필름은 내마모성을 보유하여 고속으로 운동하는 모래 입자가 다이아몬드 나노필름 표면에 충격을 가한 후에도 표면 형태와 광 투과율이 전반적으로 변하지 않는다. 코팅된 석영유리는 매우 낮은 마찰계수와 자체 윤활 기능을 가지며 마찰계수는 코팅되지 않은 석영유리보다 3배 이상 낮다. 해당 광대역 광 투과율의 초박형 다이아몬드 나노필름은 반도체, 석영, 유리 등 다양한 상업용 기본 재료의 제조에 사용되며 광학 렌즈, 광학 소자, 모니터링, 적외선 감지, 해양 정밀기기 등 분야에서 응용 전망을 가진다. 타이틀그림: (a) 45nm 초박형 다이아몬드 나노필름, (b) 50 및 100 나노 다이아몬드 필름 석영유리의 자외선-가시광선 대역에서의 광 투과율, (c) 50 및 100 나노 다이아몬드 필름 석영유리의 적외선 대역에서의 광 투과율, (d) 식용유를 접착한 코팅된 석영시트의 수중 자체 청결 및 수중 오일 접촉각, (e) 휴대폰 스크린에 코팅된 석영 커버, 백색 점선은 석영시트 경계선, (f) 코팅되지 않은 석영시트와 코팅된 석영시트를 비등수에 놓은 경우, 황색 점선은 다이아몬드 코팅 필름 석영시트 경계선, (g) 코팅되지 않은 필름과 코팅된 필름 석영 표면의 마찰계수 및 스크래치 실험 비교. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/IRREBr8gJHN7kY28Zno3gQ |
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