스마트 윈도우용 기능성 소재의 합성, 특성 및 상용화에 관한 연구
- Alternative Title
- A Study on Synthesis, Characteristic and Commercialization of Functional Materials for Smart Window
- Abstract
- Recently, the market for functional window films that suppresses an increase in indoor temperature and blocks ultraviolet rays due to abnormal climate phenomena such as global warming is rapidly growing. In particular, the smart window film is attracting much attention as a functional product for energy saving, and various studies are being conducted worldwide.
For the development of smart window films, electrochromic, thermochromic, and photochromic materials are used, but the performance and durability for commercialization are not up to the standard.
Metal oxides exhibit various properties depending on the type of metal, degree of oxidation, doping of dissimilar metals, and crystal phase, and various physical properties can be realized through their control. In particular, because of its excellent durability, many studies are being conducted as a substitute for organic materials. ZnO is mainly used as a white pigment and sunscreen. However, it was difficult to disperse and light scattering due to a high refractive index, so it could not be used as a sunscreen in areas requiring transparency. It was possible to improve visible light transmittance and improve visibility through surface modification of ZnO nanoparticles synthesized by the polyol method and optimization of dispersion mixing. VO2, known as a thermochromic material, is a thermochromic material that accompanies changes in phase transition and spectroscopic properties according to temperature. Since VO2 shows a reversible change in the infrared region, it has energy saving characteristics through infrared ray blocking. It was confirmed that the synthesis of VO2 microparticles was possible through synthesis using surfactants and reverse micelles, and it was confirmed that the phase transition temperature could be reduced by controlling the heat treatment temperature and making nanoparticles through optimal dispersion and mixing design. Lastly, WO3, a photochromic material, is a photochromic material that exhibits color-discoloration by oxidation-reduction by ultraviolet rays. WO3 has excellent energy-saving efficiency because it can simultaneously shield visible and infrared rays during coloring. Through this study, it was confirmed that the change of the crystal phase according to the increase of the heat treatment temperature was confirmed, and the width and speed of discoloration decreased according to the change of the crystal phase. In addition, it was confirmed that the photochromic properties were dramatically improved through the formation of the TiO2-WO3 nanocomposite.
- Issued Date
- 2021
- Awarded Date
- 2021. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 공업화학과
- Advisor
- 박성수
- Table Of Contents
- 제 1장. 연구의 목적과 배경 1
제 2장. 이론적 배경 4
2.1 윈도우 필름 4
2.2 윈도우 필름의 종류 및 특징 6
2.2.1 자외선 차단 필름 6
2.2.2 열 차단 필름 8
2.2.3 Anti-fog 필름 11
2.2.4 열 변색 필름 13
2.2.5 광 변색 필름 15
2.2.6 전기 변색 필름 17
2.2.7 PDLC 19
2.3 윈도우 필름의 제조 21
2.3.1 윈도우 필름의 구조 및 원리 21
2.3.2 필름 코팅의 방법 및 특징 23
2.3.2.1 나이프 코팅 23
2.3.2.2 리버스 롤 코팅 24
2.3.2.3 그라비어 코팅 25
2.3.2.4 침지 코팅 26
2.3.2.5 분사 코팅 (Spray coating) 27
2.3.2.6 슬롯다이 코팅 (Slot die coating) 27
2.4 윈도우 필름용 기능성 소재의 종류 29
2.4.1 자외선 차단 소재 29
2.4.2 열 차단 소재 31
2.4.3 열 변색 소재 32
2.4.4 광 변색 소재 34
2.4.5 전기 변색 소재 36
2.5 기능성 금속 산화물 39
2.5.1 Zinc oxide 39
2.5.2 Vanadium oxide 40
2.5.3 Tungsten oxide 42
2.6 금속 산화물의 합성방법 44
2.7 표면개질 47
2.7.1 표면개질의 종류 및 특징 47
2.7.2 커플링제의 종류와 특성 48
2.8 분산 50
제 3장. Zinc oxide 계 자외선 차단 소재의 합성과 특성에 관한연구 53
3.1 서론 53
3.2 실험 55
3.2.1 시약 및 측정 55
3.2.2 ZnO 나노 분말의 합성 56
3.2.3 ZnO의 표면개질 57
3.2.4 표면개질된 ZnO 분말의 분산 59
3.2.4.1 용매 종류별 분산 59
3.2.4.2 분산제 종류별 분산 61
3.2.5 측정 및 분석 64
3.2.5.1 XRD analyzer 64
3.2.5.2 FE-SEM 64
3.2.5.3 FE-TEM 64
3.2.5.4 FT-IR 65
3.2.5.5 EDS 65
3.2.5.6 UV-Vis-NIR spectrophotometer 65
3.2.5.7 PSA 66
3.2.5.8 Contact angle analyzer 66
3.3 결과 및 고찰 67
3.3.1 ZnO 분말의 특성 67
3.3.2 표면개질된 ZnO 입자의 표면특성 분석 71
3.3.3 표면개질된 ZnO 입자의 접촉각 분석 74
3.3.4 용매효과에 의한 분산 특성 76
3.3.5 분산제효과에 의한 분산 특성 78
3.4 결론 83
제 4장. Vanadium oxide 계 열 변색 소재의 합성과 특성에 관한 연구 84
4.1 서론 84
4.2 실험 86
4.2.1 시약 및 측정 86
4.2.2 VO2 나노 분말의 합성 86
4.2.3 VO2 분산졸 및 필름의 제작 87
4.2.4 측정 및 분석 89
4.2.4.1 XRD analyzer 89
4.2.4.2 FE-SEM 89
4.2.4.3 DSC 89
4.2.4.4 XPS 90
4.2.4.5 FE-TEM 90
4.2.4.6 UV-Vis-NIR spectrophotometer 90
4.3 결과 및 고찰 91
4.3.1 결정학적 특성 91
4.3.2 모폴로지 특성 93
4.3.3 열적 특성 95
4.3.4 분광학적 특성 97
4.3.5 필름의 열 변색 특성 99
4.4 결론 101
제 5장. Tungsten oxide 계 광 변색 소재의 합성과 특성에 관한 연구 102
5.1 서론 102
5.2 실험 104
5.2.1 시약 및 측정 104
5.2.2 WO3 나노분말의 합성 105
5.2.3 TiO2-WO3 나노 복합체의 합성 108
5.2.3.1 밀링법에 의한 합성 108
5.2.3.2 침전법에 의한 합성 110
5.2.3.3 분산 및 필름의 제작 113
5.2.3.3.1 WO3 분산 113
5.2.3.3.2 TiO2-WO3 분산 115
5.2.3.3.3 필름의 제작 117
5.2.4 측정 및 분석 118
5.2.4.1 XRD analyzer 118
5.2.4.2 FE-SEM 118
5.2.4.3 FE-TEM 118
5.2.4.4 UV-Vis-NIR spectrophotometer 119
5.3 결과 및 고찰 120
5.3.1 결정학적 특성 120
5.3.2 모폴로지 특성 123
5.3.3 분산졸의 입도 특성 130
5.3.4 필름의 광 변색 특성 131
5.4 결론 136
제 6장 종합 결론 138
참고 문헌 140
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