KR101488297B1 - 삼중구조 미세입자, 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

삼중구조 미세입자, 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중구조 미세입자, 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세입자에 있어서, 산화철 나노입자, 카본블랙 또는 탄소나노튜브가 함유된 반응부(10); 및 실리카 또는 티타니아 나노입자가 함유된 적어도 하나 이상의 미반응부(20); 를 포함하며, 전기장 또는 자기장에 의해 회전되는 다중구조 미세입자와 이를 포함하여 빛의 투과율이 조절되는 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

삼중구조 미세입자, 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법{Fine particles with triple structure, polymer film for smart glass and the method of manufacturing the same}
본 발명은 다중구조 미세입자, 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기장 또는 자기장에 의해 회전되는 다중구조 미세입자와 이를 포함하여 빛의 투과율이 조절되는 스마트 글라스용 고분자 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전면, 뒷면 및 좌우 측면에는 자동차의 내외부 상황을 파악하기 위한 글라스가 설치된다.
특히, 최근 들어 빛의 투과율을 조절할 수 있는 스마트 글라스 관련 기술에 대한 관심이 커지고 있는데, 종래 스마트 글라스 관련 기술에는 크게 액정 기술, 전기변색 기술, 광변색 기술, 열변색 기술 및 분극입자 기술 등이 있다.
상기 액정 기술은 액정 패널에 함유된 이방성 액정 분자에 전압을 인가하여 액정 분자의 배향을 변경시킬 수 있으며 빛의 투과율을 변화시키는 기술이나, 통상적으로 두께가 두껍고 내구성이 약하며 굴곡을 구현하기 어려운 문제가 있다.
또한, 상기 전기변색 기술은 전기화학적 반응을 이용하여 소재의 색을 변화시키는 기술로, 종이 인쇄와 유사한 수준의 높은 시인성을 나타내며 구동 전압 또한 매우 낮은 장점이 있으나, 착색 및 탈색의 반응 속도가 느린 점과 탈색 시 잔상이 남는 등의 문제가 있다.
또한, 상기 열변색 기술은 임의의 온도를 기점으로 나타나는 가역적인 광학적 성질로 색상, 색 강도 및 자외선 투과도 등을 변화시키는 기술이나 열에 의해서만 조절 가능하다는 단점이 있다.
한편, 상기 분극입자를 이용한 스마트 글라스 기술은 광차단성 및 응답속도 측면에서 가장 우수하며, 내구성, 제조단가 및 대면적화 등 생산성에 대한 관점에서도 우수한 특성이 있으나, 구동 전압이 30 V 이상이며, 지속적인 전기 공급이 필요하다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 자기장이나 전기장에 의해 반응하는 반응부를 포함하는 다중구조 미세입자와 상기 미세입자에 의해 적외선 차단과 쌍안정성이 구현되어 구동 에너지가 절감되는 고분자 필름 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중구조 미세입자는 산화철 나노입자, 카본블랙 또는 탄소나노튜브가 함유된 반응부; 및 실리카 또는 티타니아 나노입자가 함유된 적어도 하나 이상의 미반응부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 반응부는 타타니아 나노입자를 더 함유하는 것이 바람직하다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 글라스용 고분자 필름은 상기 다중구조 미세입자; 및 탄성중합체; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 탄성중합체는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)인 것이 바람직하다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법은 나노입자를 제조하는 제1단계(S10); 상기 나노입자를 광경화성 수지에 분산시킨 후 광개시제를 첨가하여 나노입자 분산용액을 제조하는 제2단계(S20); 상기 나노입자 분산용액을 계면활성제가 포함된 물이 흐르는 외부관 내에 위치한 적어도 2개 이상의 길이 방향으로 결합된 유리 미세소자에 투입하여 액적을 형성한 다음 경화시켜 다중구조 미세입자를 제조하는 제3단계(S30); 상기 다중구조 미세입자를 탄성중합체와 혼합하여 고분자 필름을 제조하는 제4단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 고분자 필름을 실리콘 오일에 투입하여 상기 다중구조 미세입자에 유동성을 부여하는 제5단계; 를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 나노입자는 반응부를 형성하는 산화철과 티타니아 나노입자; 및 미반응부를 형성하는 실리카 또는 티타니아 나노입자; 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 산화철 나노입자는 산화철 전구체 및 용매의 반응 생성물로서, 상기 산화철 전구체는 제삼철아세틸아세토네이트(iron(III)acetylacetonate)이고, 상기 용매는 옥탄올(Octanol) 또는 1,2-헥사테칸디올(1,2-hexadecanediol); 및 벤질에테르(benzyl ether); 의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 실리카 나노입자는 실리카 전구체, 용매 및 촉매의 반응 생성물로서, 상기 실리카 전구체는 실리콘 알콕사이드이고, 상기 용매는 에탄올이며, 상기 촉매는 암모니아수인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 티타니아 나노입자는 티타니아 전구체, 용매 및 촉매의 반응 생성물로서, 상기 티타니아 전구체는 티타늄 알콕사이드이고, 상기 용매는 메탄올 또는 에탄올; 및 아세토니트릴; 의 혼합물이며, 상기 촉매는 유기아민(organoamine) 및 물의 혼합물; 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 광경화성 수지는 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylate triacrylate)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, Darocure 1173)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 제2단계(S20)는 상기 광개시제를 전체 나노입자 분산용액 부피 대비 0.1 내지 5 부피% 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 유리 미세소자는 직경 50 내지 100㎛의 유리 모세관인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 계면활성제는 도데실황산나트륨(sodium dodecyl sulfate, SDS) 또는 삼중 블록공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 제3단계(S30)는 200 내지 400nm 파장의 자외선을 0.1 내지 2.0 J/㎠로 조사하여 경화시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 탄성중합체는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)인 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는 다중구조 미세입자 기술을 통한 투과도 및 적외선 차단용 스마트 윈도우 소자의 내구성 향상, 제조단가 및 대면적화 기술 확보 등 생산적인 면에서 효율성을 확보할 수 있다.
또한, 제조된 다중구조 미세입자들은 자기장에 따라서 적외선을 차단할 수 있고, 쌍안정성이 구현되어 구동에 필요한 에너지를 절감할 수 있으며, 이를 통해 광차단 및 차량 내부의 온도 상승 억제 기술 개발에 응용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다중구조 미세입자의 회전 방향에 따른 빛의 투과정도를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 의한 다중구조 미세입자 제조를 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 산화철 나노입자의 확대 사진이다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 실리카 나노입자의 확대 사진이다.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 티타니아 나노입자의 확대 사진이다.
도 7은 상기 이중구조 미세입자의 확대 사진이다.
도 8은 상기 삼중구조 미세입자의 확대 사진이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
일 관점에서, 본 발명은 반응부 및 적어도 하나 이상의 미반응부를 포함하는 다중구조 미세입자에 관한 것으로, 구체적으로 상기 반응부는 산화철 나노입자, 카본블랙 또는 탄소나노튜브를 함유하는 것이 바람직하고, 상기 미반응부는 실리카 또는 티타니아 나노입자를 함유하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 상기 반응부는 반사율이 높은 티타니아 나노입자를 더 함유할 수 있다.
즉, 상기 반응부는 전기장 또는 자기장에 반응하여 다중구조 미세입자를 회전시키는 역할을 하며, 상기 미반응부는 적외선 등을 차단하는 역할을 하는데, 상기 미세입자는 하나의 반응부 및 미반응부로 구성되어 이중구조를 가지거나, 하나의 반응부 및 두 개의 미반응부로 구성되어 삼중구조 등 다중구조를 가질 수 있다.
다른 관점에서, 본 발명은 상기와 같은 다중구조 미세입자 및 탄성중합체를 포함하는 스마트 글라스용 고분자 필름에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 다중구조 미세입자의 회전 방향에 따른 빛의 투과정도를 나타낸 모식도이다. 도시된 바와 같이, 이중구조 미세입자 또는 삼중구조 미세입자는 반응부(10) 및 미반응부(20)를 포함하며 탄성중합체와 함께 스마트 글라스 등에 적용되어 전기장 또는 자기장에 의해 회전됨으로써 빛의 투과율이 조절된다.
이 때, 상기 탄성중합체는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)인 것이 바람직하다.
상기 도 1의 화살표는 빛의 크기를 나타내며, 상기 미반응부(20)에 의해 빛이 투과됨에 따라 상기 미세입자의 배향에 의해 빛의 투과율이 조절되며, 쌍안정성이 구현됨에 따라 구동 에너지를 절약할 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법을 나타낸 순서도인데, 도시된 바와 같이 나노입자를 제조하는 제1단계(S10); 나노입자 분산용액을 제조하는 제2단계(S20); 다중구조 미세입자를 제조하는 제3단계(S30); 및 고분자 필름을 제조하는 제4단계(S40); 를 포함하는 것을 특징으로 하는바 이하에서 상세히 설명한다.
1. 나노입자를 제조하는 제1단계(S10)
상기 나노입자는 반응부를 형성하는 산화철과 티타니아 나노입자; 및 미반응부를 형성하는 실리카 또는 티타니아 나노입자; 인 것이 바람직하다.
1) 산화철 나노입자 제조
상기 산화철 나노입자는 산화철 전구체 및 용매의 반응 생성물로서 열분해 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 구체적으로 전구체와 용매를 혼합하여 상기 산화철 전구체의 열분해가 가능한 온도인 210 내지 280℃에서 반응시키면 산화철 나노 입자가 형성된다.
이 때, 상기 산화철 전구체는 제삼철아세틸아세토네이트(iron(III)acetylacetonate)가 사용될 수 있으며, 상기 용매는 옥탄올(Octanol) 또는 1,2-헥사테칸디올(1,2-hexadecanediol); 및 벤질에테르(benzyl ether); 의 혼합물인 것이 바람직하다.
2) 실리카 나노입자 제조
상기 실리카(silica) 나노입자는 실리카 전구체, 용매 및 촉매의 반응 생성물로서 솔젤법(Sol-Gel Process)을 이용하여 제조될 수 있다.
이 때, 상기 실리카 전구체는 테트라에틸 오소실리케이드(tetraethyl orthosilicate) 등의 실리콘 알콕사이드가 사용될 수 있으며, 상기 용매는 에탄올, 상기 촉매는 암모니아수인 것이 바람직하다. 여기서 상기 실리카 전구체와 암모니아의 농도에 따라 실리카 나노입자의 크기를 조절할 수 있다.
3) 티타니아 나노입자 제조
상기 티타니아(titania) 나노입자는 티타니아 전구체, 용매 및 촉매의 반응 생성물로서 솔젤법(Sol-Gel Process)을 이용하여 제조될 수 있다.
이 때, 상기 티타니아 전구체는 티타늄 테트라이소프로판올(titanium tetraisopropanol) 등의 티타늄 알콕사이드가 사용될 수 있으며, 상기 용매는 메탄올 또는 에탄올 등의 알콜류; 및 아세토니트릴(Acetonitrile); 의 혼합물이 사용될 수 있고, 상기 촉매는 유기아민(organoamine) 및 물의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 준비된 용매에 촉매인 유기아민 및 물의 혼합물을 첨가하여 혼합하고 티타니아 전구체를 첨가하면 균일한 크기의 티타니아 나노입자가 형성된다.
2. 나노입자 분산용액을 제조하는 제2단계(S20)
트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylate triacrylate) 등의 광경화성 수지가 에탄올과 쉽게 혼합되는 점을 이용하여 상기 나노입자들이 분산된 용액을 제조할 수 있다.
구체적으로 상기 제1단계에서 제조된 각각의 나노입자들을 에탄올에 분산시킨 후에 광경화성 수지를 혼합한다. 그 다음 회전 증발기(Rotary evaporator)를 이용하여 에탄올을 증발시키고 나면, 균일하게 분산된 나노 입자들이 존재하는 광경화성 나노입자 분산용액을 제조할 수 있다.
이 때, 상기 용액의 중합반응을 개시하는 역할을 하는 광개시제(Photoinitiator)는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, Darocure 1173)인 것이 바람직하며, 상기 광개시제를 전체 나노입자 분산용액 부피 대비 0.1 내지 5 부피% 첨가하여 나노입자 분산용액을 제조할 수 있다.
3. 다중구조 미세입자를 제조하는 제3단계(S30)
도 3은 본 발명에 의한 다중구조 미세입자 제조를 위한 개념도이다.
도시된 바와 같이, 상기 제2단계(S20)에서 제조된 나노입자 분산용액을 계면활성제가 포함된 물(300)이 흐르는 외부관(400) 내에 위치한 적어도 2개 이상의 길이 방향으로 결합된 유리 미세소자(200)에 투입하여 액적(120)을 형성한 다음 경화시켜 다중구조 미세입자(130)를 제조할 수 있다.
이 때, 상기 유리 미세소자는 직경 50 내지 100㎛의 유리 모세관인 것이 바람직한데, 상용화된 마이크로피펫 풀러(micropipette puller)를 이용할 수 있으며, 불로 가열하여 직접 손으로 제조 가능하다.
또한, 상기 유리 미세소자의 수는 원하는 미세입자의 구조에 따라 설정되는데, 이중구조 미세입자를 제조하기 위해서는 2개의 유리 미세소자가 사용되며, 삼중구조 미세입자를 제조하기 위해서는 3개의 유리 미세소자가 사용된다.
일 실시예로 반응부(10)를 형성하는 산화철과 티타니아 나노입자(110)가 포함된 나노입자 분산용액; 및 미반응부(20)를 형성하는 실리카 또는 티타니아 나노입자(100); 를 상기 길이 방향으로 결합된 2개의 유리 모세관(200)에 각각 공급하여 액적(120)을 형성하며 상기 액적(120)은 자외선 램프(500)에서 조사되는 자외선에 의해 경화되어 다중구조 미세입자(130)가 형성되는데, 이 때 200 내지 400nm 파장의 자외선을 0.1 내지 2.0 J/㎠로 조사하여 경화시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 계면활성제는 도데실황산나트륨(sodium dodecyl sulfate, SDS) 또는 poly(ethylene glycol)-b-poly(propylene glycol)-b-poly(ethylene glycol) 등의 삼중 블록공중합체 등이 사용될 수 있다.
4. 고분자 필름을 제조하는 제4단계(S40);
상기 제3단계로부터 제조된 다중구조 미세 입자를 폴리다메틸실록산 등의 탄성중합체와 혼합하여 고분자 필름을 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 다중구조 미세입자를 건조시킨 후 약 70℃에서 15분 정도 경화시키면 고분자 필름이 제조된다.
한편, 상기 고분자 필름을 실리콘 오일에 투입하여 상기 탄성중합체에 포함된 다중구조 미세입자에 유동성을 부여할 수 있다.(제5단계)
위와 같은 유동성이 부여된 다중구조 미세입자에 자기장 또는 전기장을 부여하여 회전시킴으로써 빛의 투과도를 조절할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
철 아세틸아세토네이트(iron(III)acetylacetonate) 4g 과 옥탄올(Octanol) 20ml 를 1시간 동안 교반 후에 약 210℃에서 가열하였다. 반응이 끝난 후 고온의 혼합 용액을 상온으로 낮추고, 상기 혼합 용액에 에탄올(ethanol) 30ml 를 첨가하여 상기 혼합 용액으로부터 침전을 유도하였다. 수득된 상기 침전물에 톨루엔(toluene) 10ml 를 첨가하여 침전물을 녹인 후, 다시 에탄올(ethanol) 30ml 를 첨가하였다. 이 후 원심분리 과정을 거쳐 산화철 나노입자를 얻을 수 있었다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 산화철 나노입자의 확대 사진인데, 약 7㎚ 크기의 구형 구조를 갖는 나노입자를 확인할 수 있었다.
상온에서 에탄올 약 100ml 과 암모니아수(Ammonium hydroxide) 약 7.5ml 를 30분 동안 교반 후 테트라에틸 오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate) 등의 실리콘 알콕사이드를 3ml 첨가하고 상온에서 24 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후 에탄올을 첨가한 다음 원심분리를 통해 침전물을 얻었다. 위와 같이 에탄올을 첨가하여, 침전물을 재분산하는 방법으로 얻어진 침전물을 세척하였다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 실리카 나노입자의 확대 사진인데, 약 200 내지 220 nm 정도의 크기 분포를 가지는 나노입자를 확인하였다.
상온에서 메탄올(methanol) 442.8ml, 아세토니트릴(acetonitrile) 142.7ml, 증류수 1.96ml, 도데실아민(dodecylamide) 3.20ml을 넣고 10분 동안 800rpm으로 교반하였다. 그리고 티타늄 테트라이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide) 5.16ml 첨가한 후 3시간 동안 800rpm 조건으로 교반하며 반응시켰다. 상기 반응이 끝난 후 에탄올을 첨가한 다음 원심분리를 통해 침전물을 얻었다.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 티타니아 나노입자의 확대 사진인데, 약 550 내지 600nm 정도의 크기 분포를 가지는 나노입자를 확인하였다.
상기 나노입자들을 광경화성 수지인 트리메틸로프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylate triacrylate)에 분산을 시키기 위해서 에탄올에 분산된 나노입자들을 광경화성 수지와 혼합하였다. 각각의 나노입자들은 5중량%로 조절하였으며 균일한 용액을 얻기 위해 초음파 세척기를 이용하여 30분 동안 혼합하였다. 그 다음, 에탄올을 제거하기 위해 회전증발기를 이용하여 50℃에서 3시간 동안 용액을 건조시켰다.
그 후 나노입자 분산용액에 전체 나노입자 분산용액 부피 대비 약 5 부피% 의 광개시제인 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, Darocure 1173)를 첨가하였으며, 5분 동안 초음파 세척기를 이용하여 광개시제가 균일하게 섞일 수 있도록 유도하였다.
준비된 분산 용액은 길이 방향으로 결합된 2개의 유리 미세소자를 이용하여, 한 쪽 모세관에는 산화철과 반사율이 높은 티타니아 분산용액을 공급하고, 다른 모세관에는 실리카 또는 티타니아 분산용액을 공급하였다. 모세관을 통해 형성된 액적은 자외선을 이용하여 경화시킴으로써, 이중구조 미세입자가 형성되었다.
도 7은 상기 이중구조 미세입자의 확대 사진인데, 상기 산화철과 티타니아 나노입자가 함유된 반응부(10)와 상기 실리카 또는 티타니아 나노입자가 함유된 미반응부(20)가 포함된 미세입자를 확인할 수 있었다.
길이 방향으로 결합된 3개의 유리 미세소자를 이용하여, 한 쪽 모세관에는 산화철과 반사율이 높은 티타니아 분산용액을 공급하고, 다른 두 모세관에는 실리카 또는 티타니아 분산용액을 공급하였다. 모세관을 통해 형성된 액적은 자외선을 이용하여 경화시킴으로써, 삼중구조 미세입자가 형성되었다.
도 8은 상기 삼중구조 미세입자의 확대 사진인데, 1개의 반응부(10)와 2개의 미반응부(20)가 포함된 미세입자를 확인할 수 있었다.
상기 과정을 통해 제조된 다중구조 미세입자를 폴리다이메틸실록산과 혼합하였다. 혼합 과정 중 발생된 기포들을 상온에서 15분 정도 방치하여 제거한 후, 70 ℃ 오븐에 15분 정도 보관하여 유연하고 투명한 고분자 필름을 수득하였다.
상기 고분자 필름에 포함된 다중구조 미세입자들에 유동성을 부여하기 위해, 상기 고분자 필름을 실리콘 오일에 3시간 정도 투입하였다. 이는 상기 고분자 필름 내에 실리콘 오일이 흡수되어 이중구조 미세입자들이 유동할 수 있는 공간이 형성되기 때문이다.
한편, 실리콘 오일이 아닌 저유전률 용매에 다중구조 미세입자를 분산시킨 후 격벽을 형성시킨 ITO 기판의 테두리 안 쪽으로 분산액을 떨어뜨리고 격벽을 형성시키지 않은 ITO 기판을 덮어둠으로써 미세입자를 유동시킬 수도 있다.
상기 과정을 통해 제조된 고분자 필름에 전기장 또는 자기장을 가하여 다중 구조 미세입자를 회전시킬 수 있는데, 이에 의해 빛의 투과도가 조절된다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10 : 반응부
20 : 미반응부
100 : 실리카 또는 티타니아 나노입자
110 : 산화철과 티타니아 나노입자
120 : 액적
130 : 다중구조 미세입자
200 : 유리 모세관
300 : 계면활성제가 포함된 물
400 : 외부관
500 : 자외선 램프

Claims (17)

  1. 미세입자에 있어서,
    산화철 나노입자, 카본블랙 또는 탄소나노튜브를 함유하는 반응부(10); 및
    실리카 또는 티타니아 나노입자를 함유하는 둘 이상의 미반응부(20);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 삼중구조 미세입자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응부(10)는 타타니아 나노입자를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 삼중구조 미세입자.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 삼중구조 미세입자; 및
    탄성중합체; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성중합체는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름.
  5. 나노입자를 제조하는 제1단계(S10);
    상기 나노입자를 광경화성 수지에 분산시킨 후 광개시제를 첨가하여 나노입자 분산용액을 제조하는 제2단계(S20);
    상기 나노입자 분산용액을 계면활성제가 포함된 물(300)이 흐르는 외부관(400) 내에 위치한 적어도 3개 이상의 길이 방향으로 결합된 유리 미세소자에 투입하여 액적(120)을 형성한 다음 자외선을 통해 상기 액적(120)을 경화시켜 삼중구조 미세입자를 제조하는 제3단계(S30);
    상기 삼중구조 미세입자를 탄성중합체와 혼합한 후 열을 가하여 고분자 필름을 제조하는 제4단계(S40);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 필름을 실리콘 오일에 투입하여 상기 삼중구조 미세입자에 유동성을 부여하는 제5단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 나노입자는 반응부(10)를 형성하는 산화철과 티타니아 나노입자; 및
    미반응부(20)를 형성하는 실리카 또는 티타니아 나노입자; 인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산화철 나노입자는 산화철 전구체 및 용매의 반응 생성물로서, 상기 산화철 전구체는 제삼철아세틸아세토네이트(iron(III)acetylacetonate)이고, 상기 용매는 옥탄올(Octanol) 또는 1,2-헥사테칸디올(1,2-hexadecanediol); 및 벤질에테르(benzyl ether); 의 혼합물인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자는 실리카 전구체, 용매 및 촉매의 반응 생성물로서, 상기 실리카 전구체는 실리콘 알콕사이드이고, 상기 용매는 에탄올이며, 상기 촉매는 암모니아수인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 티타니아 나노입자는 티타니아 전구체, 용매 및 촉매의 반응 생성물로서, 상기 티타니아 전구체는 티타늄 알콕사이드이고, 상기 용매는 메탄올 또는 에탄올; 및 아세토니트릴; 의 혼합물이며, 상기 촉매는 유기아민(organoamine) 및 물의 혼합물; 인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 광경화성 수지는 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylate triacrylate)인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, Darocure 1173)인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 제2단계(S20)는 상기 광개시제를 전체 나노입자 분산용액 부피 대비 0.1 내지 5 부피% 첨가하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 유리 미세소자는 직경 50 내지 100㎛의 유리 모세관(200)인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 계면활성제는 도데실황산나트륨(sodium dodecyl sulfate, SDS) 또는 삼중 블록공중합체인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 제3단계(S30)는 200 내지 400nm 파장의 자외선을 0.1 내지 2.0 J/㎠로 조사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 탄성중합체는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)인 것을 특징으로 하는 스마트 글라스용 고분자 필름의 제조방법.
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