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텅스텐 산화물 극세선 나노와이어의 스마트 윈도우용 전기변색소자 고성능화

전문가 제언: ○ 인구의 도시집중에 따른 열섬현상은 서민들의 건강을 크게 위협하고 있다. 차이는 있으나 국가 에너지의 약 30～40%를 점하는 건물의 에너지 관리에서 한 여름 에어컨 없는 건강하고 쾌적한 생활을 영위하는데 윈도우의 역할이 크다. 스마트 윈도우를 달성하는 여러 기술 중 가장 높은 신뢰성을 인정받은 전기변색에는 텅스텐 산화물 기술이 기본이다.

○ 텅스텐에 양이온과 전자의 동시삽입은 텅스텐 환원에 의한 착색(투명 황색에서 짙은 청색으로)을 일으킨다. 침투 확산에 리튬이온보다 부피가 작은 수소이온이 빠르지만 산성은 전기변색소자의 안정성에 불리하다. 이온 확산에 짧은 통로를 주는 비정질 텅스텐 산화물이 착색/탈색과 착색효율에 유리하여 기상증착에 의한 비정질막이 제조되었다.

○ 이 글은 나노와이어(NW)형 텅스텐 산화물의 경제적 용액법 이용 합성 및 성막 제조과정을 소개하고 있다. 우선 텅스텐 헥사카르보닐을 200℃ 유조 내 1-데카놀이 들어있는 유리병에 넣고 헐겁게 뚜껑을 막는다. 20분 뒤 텅스텐 산화물 NW가 형성되어 청색용액을 얻는다. 헥산/아세톤 용액 내 NW(～1㎚)를 원심분리로 분산한 후 ITO상 전기영동증착이 가능하다. NW의 직경, 길이가 조정될 수 있고 이 막은 공기 중 300℃에서 열 풀림 처리로 열안정성이 높은 전기변색 활성층으로 된다.

○ 이 글은 수소이온 사용에서 텅스텐 산화물의 안정성을 위해 비정질 대신 결정질 채택과 비정질과 같은 신속한 변환속도를 갖는 낮은 밀도의 다층막을 소개하고 있다. 극세선 1차원 NW, 전기영동증착 및 이들의 다층막은 높은 착색효율(CE)에 의한 고안정성(300℃), 단층박막의 최고 착색속도를 겸비하여 스마트 윈도우/디스플레이에 적합하다.

○ 한국의 스마트 윈도우 연구는 활발하여 기대가 크다. WO3 전기변색 연구로는 2009년 한국생산기술연구원(김태원)의 유리기판 위의 금속-금속산화물 박막소재 및 증착공정 기술개발 등의 국책연구가 있고 해외논문으로는 2008년 서울대 유성종 등의 1차원 텅스텐 산화물 나노다발의 전기변색 특성, 2009년 성균관대 박소연 등의 텅스텐 산화물 나노막대 전기변색시스템용 콜로이드방식의 놀라운 성능 보고 등 다수가 있다.

저자: Brian Moshofsky, et al.
자료유형: 니즈학술정보