새로운 경이로운 폴리머로 합리적인 가격의 열화상 광학 장치 제공

Oct 28, 2023

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새로 발견된 폴리머는 뛰어난 적외선 투명성을 지닌 다양한 렌즈로 성형될 수 있습니다(이미지: Tonkin et al.)

호주 연구자들은 열화상 카메라용 저렴한 렌즈를 개발할 수 있는 "플라스틱에 대해 보고된 것 중 가장 높은 장파 적외선 투명도"를 갖는 저가형 폴리머를 발견했습니다.

Advanced Optical Materials에 보고된 폴리머는 현재 적외선 광학 제품을 생산하는 데 사용되는 유리에 대한 비용 효율적인 대안이 될 수 있습니다.

열화상 및 적외선 이미징은 항공우주, 국방, 보안 및 감시, 의학, 전기 공학, 우주 탐사, 자율주행차 운영 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 사용됩니다.

그러나 현재 적외선 렌즈를 생산하는 데 사용되는 광학 재료, 즉 게르마늄 또는 칼코게나이드 유리는 가격이 비싸고 찾기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 게르마늄은 공급이 부족하고 가격이 비싼 원소입니다. 게르마늄으로 만든 렌즈는 수천 달러에 달합니다. 칼코게나이드 유리는 종종 비소나 셀레늄과 같은 독성 원소를 사용하여 만들어집니다.

절실히 필요한 대안을 찾기 위해 호주 애들레이드에 있는 플린더스 대학교(Flinders University)의 다학문적 팀은 황과 사이클로펜타디엔으로 만든 완전히 새로운 폴리머를 사용하여 솔루션을 개발했습니다. 두 가지 널리 사용 가능하고 따라서 매우 저렴한 재료입니다. 유황은 석유 정제 과정에서 수백만 톤이 생산되며, 지질 퇴적물에서도 수십억 톤이 생산되며, 사이클로펜타디엔 역시 석유 정제 과정에서 생산되는 저가형 물질에서 파생됩니다.

연구원들은 새로 설계된 반응기에서 두 가지 재료를 결합하여 "지금까지 플라스틱에 대해 보고된 것 중 가장 높은 장파장 적외선 투명도"를 갖는 검정색 폴리머를 생성했습니다. Flinders 팀에 따르면 이 반응기는 저렴한 단량체 빌딩 블록을 기체 형태로 결합할 수 있게 해주며, 이는 이전에는 이 분야의 다른 연구자들이 불가능하다고 생각했던 위업이라고 합니다.

생성된 폴리머는 다양한 렌즈로 성형될 수 있으며, 이러한 방법은 예를 들어 밀링과 같은 기계적 공정을 포함하는 렌즈 생산보다 훨씬 빠릅니다. 더욱이 새로운 폴리머는 매우 저렴하여 1g 렌즈를 생산하는 데 필요한 비용이 1센트 미만입니다.

"이 재료는 고성능, 저비용 및 효율적인 제조를 결합합니다."라고 새 논문의 첫 번째 저자인 박사과정 Sam Tonkin이 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."

폴리머가 검은색이라는 사실은 예를 들어 감시 응용 분야에서 열화상 장비를 숨기는 데 도움이 될 것이라고 연구원들은 덧붙였습니다.