KR101920562B1

KR101920562B1 - 가역적 열 변색 안료

Info

Publication number: KR101920562B1
Application number: KR1020170066931A
Authority: KR
Inventors: 윤석영; 김현진
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-11-20

Abstract

본 발명의 가역적 열 변색 안료는 비스무트 바나데이트(BiVO₄)의 결정 구조 내에 침입된 형태로 삽입된 붕소(B)를 포함한다.

Description

가역적 열 변색 안료{REVERSIBLE THERMO-CHROMIC PIGMENT}

본 발명은 가역적 열 변색 안료에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 온도에 따라 가역적으로 색이 변화하는 비스무트 바나데이트계의 가역적 열 변색 안료에 관한 것이다.

열 변색(thermo-chromic) 특성은 물질이 특정한 온도 영역에서 광학적 색상 변화를 일으키는 성질로서, 비스무트 바나데이트(Bismuth(III) vanadate, BiVO₄)가 열 변색 특성을 갖는 대표적인 화합물로 알려져 있다. 비스무트 바나데이트는 무독성과 높은 화학적 안정성을 갖는 황색 계통의 대표적인 무기 안료이고, 카드뮴이나 납과 같은 중금속을 함유하고 있는 유독성 황색 안료를 대체하여 이용되고 있다.

비스무트 바나데이트의 열 변색 매커니즘은 온도로 인한 상전이(SMT, Semiconductor to Metal Transition)에 의하고, SMT 온도인 255℃에서 단사정계(monoclinic) 구조에서 정방정계(tetragonal) 구조로 상전이 되어 노란색에서 오렌지색으로 색이 변화하고, 이러한 색 변화는 가역적이다. 하지만, 400 내지 500℃로 가열하면 정방정계 지르콘(tetragonal zircon) 결정상에서 단사정계 회중석(monoclinic scheelite) 결정상으로 비가역적인 상전이가 일어나게 되어, 가역적 색 변화 특성을 잃게 된다.

한편, 열원에 대한 사용자의 화상을 예방하기 위한 용도로 안료를 이용하기 위해서는 온도 변화에 따른 색 변화 여부를 사용자가 육안으로 명확하게 인식하여야 한다. 하지만, 비스무트 바나데이트는 상온에서부터 200℃ 내지의 온도 범위에서 그 색 변화를 사용자가 육안으로 시인할 수 있을 만큼 색 대비가 크지 않아 상기와 같은 용도로 이용하기에 적절하지 않은 단점이 있다.

본 발명의 일 목적은 열 변색 특성을 향상시켜 색 변화량을 증가시킴으로써 색 대비 효과를 최대화시킨, 가역적 열 변색 안료를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적을 위한 가역적 열 변색 안료는 비스무트 바나데이트(BiVO₄)의 결정 구조 내에 침입된 형태로 삽입된 붕소(B)를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 열 변색 안료는 100℃ 내지 150℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 상온에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 4 이상인 동시에 ΔG의 절대값이 24 이상일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열 변색 안료는 붕소의 함량은 비스무트 바나데이트 전체에 대해 2 내지 8 몰%일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열 변색 안료에서 비스무트 바나데이트의 결정 구조의 비스무트(Bi) 자리에 치환되어 삽입된 마그네슘(Mg)을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 붕소의 함량이 비스무트 바나데이트 전체에 대해 2 몰% 내지 8 몰%이고, 마그네슘의 함량은 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 4 내지 8 몰%일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열 변색 안료에서 붕소의 함량이 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 4 몰%이고, 마그네슘의 함량은 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 4 몰%일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열 변색 안료는 100℃ 내지 150℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 상온에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 4 이상인 동시에 ΔG의 절대값이 24 이상이고, 200℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 상온에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 6 이상, ΔG의 절대값이 70 이상인 동시에 ΔB의 절대값이 10 이상일 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 가역적 열 변색 안료에 따르면, 도핑 물질을 이용함으로써 가역적 열 변색 안료의 온도에 따른 상전이 결과 색 변화가 크게 일어나고, 이에 따라 색 대비 효과를 최대화시킬 수 있다. 특히, 100 내지 150℃에서의 색 대비 효과가 큰 가역적 열 변색 안료는 열원에 대한 사용자의 화상을 예방할 수 있는 안료로 이용하기에 적절하고, 필름이나 고형 형태 등 다양한 형태로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 무독성의 비스무트 바나데이트에 기반하기 때문에 무독성을 갖고, 이는 프라이팬, 냄비 등의 주방 식기에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가역적 열 변색 안료의 제조를 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 샘플들 및 비교샘플들의 온도변화에 따른 색 변화를 나타낸 도면들이다.
도 4는 본 발명에 따른 샘플 3과 순수 샘플의 온도변화에 따른 색변화를 대비하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

열 변색 안료

본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 비스무트 바나데이트(BiVO₄)의 결정 구조 내에 침입된 형태로 삽입된 붕소(B)를 포함한다. 본 발명에서 "가역적"이라 함은 온도가 상승한 경우 색이 변화하고, 다시 온도가 내려가면 원래의 색으로 복원되는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 상온, 25℃에서 특정 색(이하, 상온 색)을 나타내되, 주변 온도가 상승함에 따라 색이 변화하여 100℃ 내지 150℃에서는 상온 색과 다른 색을 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 주변 온도가 200℃로 상승된 경우에도 상온 색과 다른 색을 나타내고, 100℃ 내지 150℃의 온도에서 나타내는 색과도 다른 색을 나타낸다.

특히, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 100℃ 내지 150℃에서 나타내는 색이 육안으로도 그 색 변화가 시인될 수 있을 정도로 변화하는 것을 특징으로 한다. 종래에도 많은 종류의 열 변색 안료가 있고, 비스무트 바나데이트 그 자체도 열에 의해서 변색되는 특성을 갖고 있기는 하지만, 비스무트 바나데이트의 색 변화는 200℃ 이상의 온도가 되어야 관찰자의 육안으로 시인되므로 안료가 착색된 제품의 온도가 이미 200℃ 이상의 고온이 된 상태에서만 확인이 가능하여 관찰자의 화상의 우려가 상당한 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 200℃에 도달하기 이전인 100℃에서도 색 변화가 육안으로 확인할 수 있을 정도로 나타나므로 화상과 같은 문제를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

상온에서, 비스무트 바나데이트를 기반으로 하는 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료가 나타내는 상온 색의 R값은 200 이상, G는 180 이상의 값을 갖되, B값은 0 내지 5로 R값이나 G값에 비해서 현저하게 낮은 값을 나타낸다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료의 상온 색은 황색 계열로 시인될 수 있다.

본 발명의 가역적 열 변색 안료는 비스무트 바나데이트 내에 침입형으로 도핑되는 붕소(B)를 포함하기 때문에, 100℃ 내지 150℃의 온도에서도 상온 색과 비교하여 뚜렷한 색 변화를 나타내게 된다. 비스무트 바나데이트에서 비스무트 3가 이온(Bi³⁺)의 이온 반경은 1.03 Å이고, 바나듐 5가 이온(V⁵⁺)의 이온 반경은 0.54 Å인데, 붕소 3가 이온(B³⁺)의 이온 반경은 0.27 Å으로 비스무트나 바나듐에 비해서 현저하게 작기 때문에 비스무트 바나데이트의 격자 사이에 침입형으로 존재하게 된다. 이러한 붕소(B)의 침입은 비스무트 바나데이트의 단사정계 구조의 크기 및/또는 부피를 변화시킴으로써 비틀림(distortion)이 발생한다. 이러한 격자 구조의 비틀림을 통해서 전체적인 밴드 갭(band gap)이 낮아질 수 있다. 비틀림의 발생과 밴드 갭의 감소를 통해서 100℃ 부근에서도 열 변색 특성을 가질 수 있게 되고, 색변화 시인성이 향상될 수 있다.

일 실시예에서, 비스무트 바나데이트 전체 함량에 대해서 비스무트 바나데이트의 결정 구조 내에 침입된 형태로 삽입된 붕소(B)의 함량은 2 내지 8 몰%일 수 있다. 붕소의 함량인 2 몰% 미만인 경우에는, 순수 비스무트 바나데이트의 열 변색 특성과 같이 200℃ 초과의 온도에서만 육안으로 시인할 수 있는 색 변화를 일으킬 뿐이므로 열 변색 특성이 미미하다. 또한, 붕소의 함량이 8 몰% 초과인 경우에는 지나친 불순물의 도핑으로 인해 비스무트 바나데이트 그 자체의 고유 특성이 변질되는 문제가 있다. 따라서, 비스무트 바나데이트 그 자체의 고유 특성은 유지하면서 온도에 의한 열 변색에 있어서 100℃ 내지 150℃의 온도에서도 뚜렷한 색 변화를 나타낼 수 있도록 하는 적정한 붕소(B)의 함량은 2 내지 8 몰%이다. 바람직하게는, 붕소(B)의 함량은 2 내지 4 몰%일 수 있다.

본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료의 열변색 특성은 100℃ 내지 150℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 상온 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 4 이상인 동시에 ΔG의 절대값이 24 이상인 것으로 정량적으로 나타낼 수 있다. 순수 비스무트 바나데이트의 경우, 100℃ 내지 150℃의 온도에서 ΔR의 절대값이 4이기는 하지만 ΔG의 절대값은 22에 불과하고, 200℃에서야 비로소 ΔR과 ΔG의 절대값이 각각 증가하게 된다.

반면, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료의 경우에는 100℃ 내지 150℃에서 나타내는 RGB 좌표에서의 ΔR의 절대값이 4 이상인 동시에 ΔG의 절대값이 24 이상의 값을 나타내게 된다. 특히, 명암도에 있어서는 RGB 중에서 녹색이 주는 영향이 가장 크므로(상수가 높음) 본 발명에 따르면 ΔG의 절대값의 크기가 증가한 것에 의해서 색변화 시인성이 크게 향상되게 된다.

본 발명의 일 실시예에서, 가역적 열 변색 안료는 비스무트 바나데이트(BiVO₄)의 결정 구조 내에 침입된 형태로 삽입된 붕소(B) 외에 추가적으로 비스무트(Bi) 자리에 치환되어 삽입된 마그네슘(Mg)을 더 포함할 수 있다.

마그네슘 2가 이온(Mg²⁺)은 이온 반경이 0.72Å으로서, 이와 이온 반경이 매우 유사하게 1.03Å을 갖는 비스무트 3가 이온(Bi³⁺)을 치환하여 비스무트 바나데이트의 결정 구조 내에 삽입된다. 이와 같은 마그네슘(Mg)의 치환과 붕소(B)의 침입을 통해서 비스무트 바나데이트의 격자 크기 및 부피가 변화하게 되어 열변색 특성이 순수한 비스무트 바나데이트와 다르게 변화한다.

비스무트 바나데이트에 대해서 붕소 없이 마그네슘만 도핑된 경우에는 ΔR의 절대값이 순수한 비스무트 바나데이트나 붕소만 도핑된 비스무트 바나데이트에 비해서 커지기는 하지만 ΔG의 절대값은 오히려 감소하게 되므로 전체적으로 색변화 시인성이 좋지 않다. 따라서, 비스무트 바나데이트에 대해서 붕소(B)와 마그네슘(Mg)이 모두 도핑되는 것이 색변화 시인성을 가장 크게 개선할 수 있다.

일 실시예에서, 붕소(B)의 함량이 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 2 내지 4 몰%이고, 마그네슘(Mg)의 함량은 4 내지 8 몰%인 경우, 100℃ 내지 150℃에서의 색변화 시인성이 향상된다. 특히, 붕소(B)의 함량이 4 몰%이고, 마그네슘(Mg)의 함량이 4 몰%인 경우에는 100℃ 내지 150℃에서의 열변색 특성이 향상될 뿐만 아니라, 200℃에서의 색변화 시인성이 최대가 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료는 4 몰%의 붕소(B)와 4 몰%의 마그네슘(Mg)이 도핑된 것이 가장 열변색 특성 및 색변화 시인성이 크게 나타나게 된다.

예를 들어, 붕소(B)와 마그네슘(Mg)이 모두 도핑된 비스무트 바나데이트의 경우, 100℃ 내지 150℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 상온에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 4 이상인 동시에 ΔG의 절대값이 22 이상이고, 200℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 상온에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 6 이상, ΔG의 절대값이 70 이상인 동시에 ΔB의 절대값이 10 이상일 수 있다. 이러한 열변색 특성에 의해서 관찰자는 색변화를 명확하게 구분할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 변색 안료의 제조를 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 열 변색 안료의 제조 방법을 설명하면, 먼저 비스무트 바나데이트의 전구체로서, Bi(NO₃)??5H₂O와 NH₄VO₃을 준비하고, 이들을 증류수에 용해하여 혼합 수용액을 제조한다. 혼합 수용액에 도핑 물질을 첨가하고, 교반한 후, 산성도(pH)를 조절함으로써 공침 혼합물을 제조한다. 이때, 산성도는 암모니아수를 이용하여 조절할 수 있다. 수득된 공침 혼합물은 교반을 통해서 균일한 혼합 용액으로 제조하고, 이를 수열합성장치에 투입하여 수열 합성 반응을 수행한다. 수열 합성 반응의 최종 반응물로부터 용매를 제거하고 세정 및 건조 공정을 수행함으로써 최종적으로 본 발명에 따른 열 변색 안료를 제조할 수 있다.

혼합 수용액에 도핑 물질을 첨가하는 공정에서 붕소(B)를 첨가하게 되며, 이의 함량은 최종적으로 얻어지는 열 변색 안료의 비스무트 바나데이트 전체 함량에서 붕소(B)가 차지하는 함량(mole)을 고려하여 조절될 수 있다. 이때, 도핑 물질로서 붕소(B) 및 마그네슘(Mg)을 동시에 첨가하여 본 발명에 따른 열 변색 안료를 제조할 수 있다.

이하에서는, 상기에서 설명한 본 발명에 따른 가역적 열 변색 안료의 열변색 특성 및 색변화 시인성의 확인을 위한 공정 및 분석 결과에 대해서 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

(1) 샘플들의 준비

샘플 1a 내지 1d의 준비

도 1에서 설명한 순서를 토대로 하여, Bi(NO₃)·5H₂O와 NH₄VO₃을 각각 증류수에 녹여 도핑 물질 첨가 후 1 시간동안 200rpm으로 교반하였고, 교반한 Bi(NO₃)·5H₂O 용액을 pH 11로 조절을 하고 NH₄VO₃ 용액을 공침한 후, 공침을 완료한 혼합물을 1 시간동안 200 rpm으로 교반하여 균일한 혼합 용액을 제조하였다. 제조된 혼합 용액들을 수열합성장치에 투입하여 200℃, 300 rpm에서 약 18 시간동안 합성한 후 최종 반응물로부터 용매를 제거, 증류수 800 mL로 세척한 후, 약 80℃에서 약 24 시간동안 건조하여 샘플을 얻었다. 이때 도핑 물질로서 붕소(B)를 이용하였고, 붕소(B)의 함량이 2 몰%, 4 몰%, 6 몰% 및 8 몰%인 4개의 샘플들을 열 변색 안료로서 준비하였다.

비교 샘플 1 내지 4 및 순수 샘플의 준비

도핑 없이 순수한 비스무트 바나데이트를 순수 샘플로서 준비하고, 샘플 마그네슘(Mg)만으로 2 몰%, 4 몰%, 6 몰% 및 8 몰%로 도핑된 샘플들을 비교 샘플 1 내지 4로 각각 준비하였다.

샘플 2a 내지 2c 및 샘플 3의 준비

붕소(B)와 마그네슘(Mg)의 함량이 2몰%-4몰%인 샘플 2a를 도 1에서 설명한 순서를 따라 제조하였다. 또한, 붕소(B)와 마그네슘(Mg)의 함량이 2몰%-6몰%인 샘플 2b와 2몰%-8몰%인 샘플 2c를 준비하였다.

또한, 붕소(B)와 마그네슘(Mg)의 함량이 4몰%-4몰%인 샘플 3을 도 1에서 설명한 순서를 따라 제조하였다.

샘플 4a 내지 4d의 준비

붕소(B)와 마그네슘(Mg)의 함량이 2몰%-2몰%, 4몰%-2몰%, 6몰%-2몰% 및 8몰%-2몰%인 샘플 4a 내지 4d 각각을 도 1에서 설명한 순서에 따라 준비하였다.

(2) 특성 평가 분석

색변화 시인성 분석-1

상기와 같이 준비된 샘플 1a 내지 1d, 비교 샘플 1 내지 4 및 순수 샘플 각각에 대해서, 상온에서 시인되는 색을 디지털 카메라로 촬영하였고. 촬영된 이미지의 색을 RGB 좌표로 분석하였다. 그 결과를 도 2에 나타낸다.

도 2를 참조하면, 도핑을 한 경우(즉, 샘플 1a 내지 1d, 비교 샘플 1 내지 4)가 도핑 되지 않은 순수 샘플에 비해서 상온(25℃)에서의 시인되는 색의 밝기가 어둡게 나타나는 것을 알 수 있다.

특히, 샘플 1a 내지 1d의 경우에는 온도가 25℃에서 100℃ 및 150℃로 올라가는 경우, 순수 샘플의 ΔR 및 ΔG에 비해서 모두 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교 샘플 1 내지 4의 경우에는 ΔR은 순수 샘플의 ΔR에 비해서 상대적으로 큰 값을 나타내지만 ΔG의 경우에는 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 샘플 1a 내지 1d와 같이 붕소(B)를 도핑한 경우에 순수 샘플이나 마그네슘(Mg)을 도핑한 비교 샘플 1 내지 4에 비해서 전체적으로 100℃ 및 150℃로 온도가 변화한 경우의 색변화 시인성이 큰 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 샘플 1a 내지 1d를 이용한 경우에는 100℃ 내지 150℃에서도 색변화를 확인할 수 있으므로 관찰자의 화상 문제를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 2에서 도시하지는 않았으나, 붕소(B)의 함량이 8 몰%를 초과하는 경우에는 ΔG가 순수 샘플의 온도 변화에 따른 ΔG보다 작은 값을 갖기 때문에 관찰자가 색변화를 명확하게 시인할 수 없기 때문에, 색변화 시인성 분석 결과에 의하면 붕소(B)를 도핑하는 경우에는 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 붕소(B)의 도핑량은 2 몰% 내지 8 몰%인 것이 바람직함을 확인할 수 있다.

색변화 시인성 분석-2

상기와 같이 준비된 샘플 2a 내지 2c, 3, 4a 내지 4d 및 순수 샘플 각각에 대해서, 상온에서 시인되는 색을 디지털 카메라로 촬영하였고, 촬영된 이미지의 색을 RGB 좌표로 분석하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다.

도 3을 참조하면, 도 2의 결과와 유사하게 도핑을 한 경우(즉, 샘플 2a 내지 2c, 4a 내지 4d)가 도핑 되지 않은 순수 샘플에 비해서 상온(25℃)에서의 시인되는 색의 밝기가 어둡게 나타나는 것을 알 수 있다. 이 중에서 특히, 샘플 2a 내지 2c 및 3이 샘플 4a 내지 4d에 비해서 온도가 25℃에서 100℃ 및 150℃로 올라가는 경우, 순수 샘플의 ΔR 및 ΔG에 비해서 모두 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 샘플 3과 순수 샘플의 온도변화에 따른 색변화를 대비하기 위한 도면이다.

도 4를 도 3과 함께 참조하면, 샘플 3의 경우에는 100℃ 내지 150℃에서의 색변화뿐만 아니라, 200℃로 상승되는 경우에 색변화가 순수 샘플이나 다른 샘플들에 비해 현저히 크게 나타나므로, 넓은 범위의 온도에서 색변화 시인성이 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 샘플 3이 다른 샘플들에 비해서 온도변화에 따른 ΔG가 크게 나타나므로 색변화 시인성이 좋은 것을 확인할 수 있다.

상기에서 살펴본 바에 따르면, 비스무트 바나데이트에서 붕소(B)를 도핑함으로써 열변색 특성 및 색변화 시인성이 향상되고, 추가적으로 마그네슘(Mg)을 함께 도핑함으로써 그 특성을 보다 향상시킬 수 있는 동시에, 특히 붕소(B)와 마그네슘(Mg)의 함량이 비스무트 바나데이트에서 4 몰%-4 몰%인 경우에 최대 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

비스무트 바나데이트(BiVO₄)의 결정 구조 내에 침입된 형태로 삽입된 붕소(B)를 비스무트 바나데이트 전체에 대해 2 내지 8 몰%로 포함하고,
100℃ 내지 150℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 25℃에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 4 이상인 동시에 ΔG의 절대값이 24 이상인 것을 특징으로 하는,
가역적 열 변색 안료.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
비스무트 바나데이트의 결정 구조의 비스무트(Bi) 자리에 치환되어 삽입된 마그네슘(Mg)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
가역적 열 변색 안료.
제4항에 있어서,
붕소의 함량이 비스무트 바나데이트 전체에 대해 2 몰% 내지 8 몰%이고,
마그네슘의 함량은 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 2 내지 8 몰%인 것을 특징으로 하는,
가열적 열 변색 안료.
제4항에 있어서,
붕소의 함량이 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 4 몰%이고,
마그네슘의 함량은 비스무트 바나데이트 전체에 대해서 4 몰%인 것을 특징으로 하는,
가열적 열 변색 안료.
제4항에 있어서,
200℃의 온도에서 나타나는 색의 RGB 좌표와 25℃에서 나타내는 색의 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 6 이상, ΔG의 절대값이 70 이상인 동시에 ΔB의 절대값이 10 이상인 것을 특징으로 하는,
가역적 열 변색 안료.