자동차 표면을 보호하는 가장 중요한 요소는 자동차 코팅의 뛰어난 내구성입니다. 보호 코팅 또한 제품의 자연스러운 색상을 보존하기 위해 재료는 투명하고 무색이어야 합니다.
그러나 이러한 조건을 모두 만족하면서 자가치유 기능을 제공하는 것은 쉽지 않다. 기존의 상업적으로 이용 가능한 재료에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 자기치유 효율이 높은 재료는 내구성이 낮은 반면, 경도가 높고 내구성이 우수한 재료는 자기치유 성능이 현저히 떨어집니다.
새로운 연구에서는 김진철 박사, 박영일 박사, 정지은 박사가 한국화학연구원 (KRICT)에서는 위의 조건을 모두 만족하면서 상용 보호코팅재와 유사한 성능을 갖는 투명코팅재를 개발하였다. 흥미로운 사실은 이 물질이 햇빛(특히 파장 범위 30~1,000 nm의 근적외선 햇빛)에 노출되면 1,100분 이내에 자가 치유될 수 있다는 것입니다.
자가 치유 성능을 입증하기 위해 과학자들은 스프레이 코팅 기계를 사용하여 실험실 규모의 모델 자동차를 코팅했습니다. 모형차를 한낮의 햇빛에 30분 정도 노출시켰을 때 스크래치가 완전히 사라지고 코팅재 표면이 복원됐다.
이 자가 치유 현상은 어떻게 작동하나요?
빛에너지가 열에너지로 변환되면서 물질이 햇빛을 흡수하면 표면 온도가 상승합니다. 결과적으로, 증가된 표면 온도는 고분자 구조 내 화학 결합의 해리와 재결합을 반복함으로써 표면 스크래치를 자가 치유할 수 있게 해줍니다.
이 물질을 만들기 위해 과학자들은 고분자 구조의 분해와 재결합을 반복할 수 있는 동적 화학 결합(Hindered Urea Structure)을 추가했습니다. 이 화학 결합은 투명한 광열 염료와 혼합되어 햇빛에 노출되면 동적 화학 결합이 활발하게 일어날 수 있습니다.
과학자들은 특히 투명한 유기 광열 염료를 사용했습니다. 이 염료는 근적외선을 흡수할 수 있습니다. 또한 무색 고유색상이므로 제품 색상에 영향을 주지 않습니다.
연구책임자인 한국화학연구원 김진철 박사는 말했다, “개발된 기술은 저렴한 상업용 고분자 소재와 광열염료를 이용하여 자가치유형 코팅소재를 합성하는 플랫폼 기술입니다. 자동차 클리어코트뿐만 아니라 다양한 용도로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
“개발된 자가치유 소재는 코팅 재료 미래의 교통 애플리케이션, 스마트폰, 컴퓨터 등 전자 기기, 건축 자재 등에 활용됩니다. 또한, 차량 재도장 시 대량으로 발생하는 유해 유기용제 사용을 줄여 탄소중립 실현에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
저널 참조 :
- 손다혜 외. NIR 방사선에 의해 유발되는 광열 효과를 사용하여 자동차 클리어코트의 빠르고 국소적이며 에너지 소비가 낮은 자가 치유. ACS 응용 프로그램. 폴리엠. 교배. 2022, 4, 5, 3802-3810. 1년 2022월 XNUMX일. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
