열화상 렌즈의 새로운 비전

Oct 30, 2023

플린더스 대학교(Flinders University) 연구원들은 열화상용 렌즈로 만들 수 있는 새로운 저비용 소재를 발견했습니다. 이는 이 강력한 기술이 새로운 첨단 제조 응용 분야에 적용될 수 있음을 시사합니다.

열화상 및 적외선 이미징은 국방, 보안 및 감시, 의학, 전기 공학, 우주 탐사, 자율주행차 운영 등 다양한 산업에서 사용되지만 필요한 재료는 비싸고 찾기가 점점 더 어려워지고 있습니다.

더 저렴한 대안이 필요하므로 플린더스 대학교(Flinders University)의 화학 및 물리학 분야의 다학제 팀은 황과 사이클로펜타디엔으로 만든 완전히 새로운 폴리머 소재의 솔루션을 개발했습니다. 그들은 고성능 폴리머가 적외선을 투과하는 독특한 능력을 갖고 있다고 말합니다.

국제 Advanced Optical Materials 저널의 새 기사 제1저자이자 박사과정 후보인 Sam Tonkin은 "이 재료는 고성능, 저비용 및 효율적인 제조를 결합합니다."라고 말했습니다.

"이전에는 게르마늄이나 칼코게나이드 렌즈의 높은 가격으로 인해 제한되었던 새로운 산업으로 열화상 사용을 확대할 수 있는 잠재력이 있습니다. 이 분야는 빠르게 발전하고 있으며 앞으로 몇 년 안에 흥미로운 발전을 이룰 것입니다."라고 그는 말합니다.

유황은 석유 정제 과정에서 수백만 톤에 걸쳐 생산됩니다. 수십억 톤의 지질 매장량이 존재합니다. 그것은 풍부하고 저렴합니다.

사이클로펜타디엔은 석유 정제 과정에서 생산되는 저가형 물질에서도 파생됩니다.

열화상에 사용되는 렌즈는 현재 게르마늄이나 칼코게나이드 유리로 만들어집니다. 게르마늄은 공급이 부족한 원소이며 매우 비쌉니다. 일부 게르마늄 렌즈의 가격은 수천 달러에 이릅니다.

칼코게나이드 안경에도 단점이 있습니다. 예를 들어, 비소나 셀레늄과 같은 독성 원소로 만들어지는 경우가 많습니다.

공동 저자이자 플린더스 대학의 계산 및 물리 화학 연구원인 Le Nhan Pham 박사는 황과 시클로펜타디엔을 함께 반응시키면 적외선에 대해 높은 투명도를 지닌 검은색 플라스틱이 생성된다고 말합니다.

"이것은 열화상 카메라가 감지하는 빛입니다.

"이 새로운 재료는 우주 공학부터 군사 작전, 민간 및 항공 우주 산업에 이르기까지 광범위한 잠재적 응용 분야를 갖도록 설계되었습니다." 그는 말한다.

폴리머는 다양한 렌즈로 성형될 수 있으며, 예를 들어 열화상 카메라에서 이미지를 확대하는 데 사용할 수 있습니다. 폴리머가 검정색이기 때문에 열화상 장비를 숨기고 보호하는 데에도 사용할 수 있습니다. 따라서 폴리머는 감시에 사용되는 카메라를 숨기기 위한 위장으로 사용될 수 있습니다.

적외선은 폴리머를 통과하므로 적외선 카메라를 사용하여 폴리머를 볼 수 있습니다. 이 속성은 방어 작전 및 야생 동물 감시에 유용합니다.

폴리머에는 다음과 같은 많은 다른 기능도 있습니다.

이 연구는 또한 다음과 같은 몇 가지 주요 과학적 진보를 보고했습니다.

핵심 반응을 가능하게 하기 위해 새로운 반응기가 설계되었습니다. 핵심 과제는 기체 형태의 빌딩 블록을 사용할 수 있다는 것이었습니다. 기체상 단량체의 사용은 이전에는 해당 분야의 다른 연구자들에 의해 불가능하다고 생각되었습니다.

이 연구에는 또한 이 물질이 열화상에 사용되는 적외선에 투명한 방식과 이유를 이해하기 위한 양자 역학 계산도 포함됩니다. 이러한 통찰력은 향후 더욱 향상된 특성을 갖춘 새로운 렌즈를 설계하는 데에도 유용할 것입니다.

Samuel J Tonkin, Le Nhan Pham, Jason R Gascooke, Martin R Johnston, Michelle L Coote, Christopher T Gibson 및 Justin의 '장파 적외선 투명도를 갖춘 저가형 폴리머를 사용한 열 영상 및 은밀한 감시' 기사(2023) M Chalker는 가벼운 물질 상호작용(Q1, Impact Factor 10)에 대한 기초 및 응용 연구에 초점을 맞춘 선도적인 저널인 Advanced Optical Materials에 게재되었습니다. DOI: 10.1002/adom.202300058

감사의 말: 이 연구는 초기 경력 연구원을 위한 플린더스 대학교 Impact Seed Funding과 미래 펠로우인 Justin Chalker 교수에게 수여된 호주 연구 위원회(DP200100090 및 FT220100054)의 지원을 받았습니다. ARC는 Michelle Coote 교수(DP210100025)에게 양자 역학 계산에 대한 추가 지원도 제공했습니다.