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뒷차의 하이빔 전조등에 대한 반응으로서, 자동으로 파란색으로 어두워지는 백미러를 사용하는 사람이라면 누구나 전기 변색 필름을 볼 수 있다. 연구팀은 작은 전류로 색상을 변화시키는 전단 필름을 보다 안전하게 생산하고, 쉽게 확장할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 이것은 이전에 유용하게 사용할 수 없었던 많은 업계에서 이용 가능하게 할 수 있다. 제조 시, 전기 변색 필름은 종종 거울의 표면과 같은 다른 물질 위에 잉크로 코팅된다. 이는 일반적으로 가연성이며 유독성 흄 (fume)을 함유한 용제를 기반으로 하므로 인쇄 및 분사 기계를 사용하여 색상을 적용하는 많은 작업 환경에 부적합하다. 연구팀은 휘발성 유기 화학 물질을 취급하는데 안전 예방 조치 및 보호 장비의 종류가 실용적이지 않은 환경에서 확산 적용을 위해 더 안전하게 만드는 수성 기반의 전기 변색 필름 잉크를 개발했다. 사람들이 인쇄하는 곳은 항상 화학적으로 안전한 환경에 있는 것은 아니다. 따라서, 연구팀은 수성 기반의 방법을 생각해 내고 일렉트로크로믹 필름 잉크를 일상 생활에서 보다 안전하게 사용하기 시작했다. 최종 제품은 유기 용매에 적용되는 필름과 비교하여 전기적으로 작동해야 하며 수성 생산에도 불구하고 방수 처리되어야 한다. 또한, 생산자가 구현할 수 있도록 논리적으로나 비용적으로 현실적이어야 했다. 화학 공정이 생산으로 넘어 가면 미래에는 더 많은 창문, 처방 안경, 심지어는 버튼을 클릭하거나 빛 감지 스위치를 사용하여 색상과 어둠의 색조를 조정할 수 있다. 자가 희미해 보이는 리어뷰 미러의 작동 방식은 다음과 같다. 하이빔은 미러에 약한 전기장을 적용하고 어두운 색조로 색상 변경 또는 전기 변색 필름을 활성화하는 빛 센서를 작동시킨다. 연구팀의 일렉트로크로믹 필름은 복합 폴리머, 다채롭고 전기적인 유기 분자로 만들어졌다. 그들은 더 느슨하게 부착된 전자 몇 개를 쉽게 놓아 버리고, 그렇게 하면 색이 바뀐다. 착색된 필름이 깨끗한 표면에 있으면, 색상이 사라지면 표면이 깨끗해 진다. 작은 전압 (약 1 볼트)이 전자를 접합된 폴리머에서 떨어뜨리거나 다시 되돌리는데 사용할 수 있도록 표면은 전도성이어야 한다. 색조는 회색, 청색, 갈색 또는 그렇지 않으면 스트레이트 레이스 (straight-lace)일 필요는 없다. 이전의 잉크의 유기 용제 때문에 과거에는 전기 변색 필름을 적용하는데 상당한 안전 요구 사항이 있었다. 회사가 일렉트로크로믹 필름으로 사무실 빌딩의 창문을 덮고 싶다면, 일이 커지면 비용이 많이들 것이다. 대부분의 연구실에서는 클로로벤젠을 용매로 사용하고 있으며 독성이 강하고 발암성이 있고 약간 휘발성이 있다. 그래서 사람들이 대규모로 일하기를 원하는 것이 아니다. 또한 사람들은 자신의 작업장에서 유기 화학 물질의 냄새를 쉽게 알 수 있다. 대부분의 사람들이 경험한 유기 용제 냄새의 예는 등유, 가솔린 또는 알코올을 마시는 것이다. 용제로서의 물은 훨씬 더 안전하지만 다른 문제를 제기할 수 있다. 공액 중합체는 유기 용매에서 생산되며 본질적으로 물에 용해되지 않는다. 또한 수성 잉크로 인쇄한 필름은 빗속에서 씻겨 나가거나 습도가 높은 곳에서 번질 수 있다. 연구팀의 발명은 유기 용매와 수성 용매를 단계적으로 사용하여 두 용매의 장점을 결합한 것이다. 첫째, 공액 중합체는 유기 용매에서 제조되어 고품질의 물질이 제조되도록 한다. 이는 화학 산업 관행에 맞춰져 있다. 화학 회사들은 실제로 이런 종류의 가공을 많이 하고 있으며 그대로 유지하는 것이 유리하므로 이 제품을 더 쉽게 추가할 수 있다. 그러나, 연구팀은 잉크의 활성 성분인 전도성 고분자(conjugated polymer)를 말하자면 수용성이 아니기 때문에 물에 녹일 것이다. 연구팀은 중합체 내에 화학적 방아쇠를 끼워 넣는다. 그것은 높은 pH의 물 세척을 통해 활성화되며 유기 용해성 중합체를 수용성 고분자 전해질로 변형시킨다. 이 모든 작업을 수행하고자 하는 이유는 유기 용제로 폴리머를 생산할 수 있지만 수성 잉크로 폴리머를 인쇄하기 때문이다. 필름이 인쇄 후 번지지 않고 잘 따라오고 그것이 완료될 때 잘 작동하는지 확인하기 위해 전기 변색 필름에 자외선을 비추어 복합 폴리머로부터 추가된 화학적 방아쇠를 제거한다. 따라서, 수용성 화학 체인은 닦아내거나 씻어낼 수 있는 단순한 잔류물이 된다. 남아있는 것은 강력하고 순수한 공액 고분자 필름으로 물이나 유기 용제에 더 이상 용해될 수 없다. 연구팀은 유리나 플라스틱 이외의 다른 재료를 포함한 다양한 소재에서 전기 변색 필름을 구상하고 있다. 예를 들어, 올바른 직물로 위장하기 위해 이것을 적용할 수 있고, 센서를 배터리에 연결하고 군인 주변의 변화하는 밝기 또는 어둠에 맞게 색상을 전환할 수 있다. 전기 변색을 제외하고, 이들 공액 중합체는 인쇄된 트랜지스터, 태양 전지, 화학 및 바이오 센서, 발광 디스플레이 및 생체 전자 공학을 위해 연구되고 있다. 연구팀은 복합 폴리머의 적용을 테스트하기 위해 여러 가지 전달 방법을 이용할 수 있다. |
