KR102380795B1 - 기능성 코팅을 가진 라멜라 입자 - Google Patents

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Abstract

제1 금속을 포함하는, 기능성 라멜라 입자의 미변환된 부분; 미변환된 부분의 표면의 외부에 배치되고, 제1 금속의 화합물을 포함하는, 기능성 라멜라 입자의 변환된 부분; 및 변환된 부분의 표면의 외부에 배치되는 기능성 코팅을 포함하는 기능성 라멜라 입자가 개시된다.

Description

기능성 코팅을 가진 라멜라 입자
관련 출원
본 출원은 미국 가출원 제62/465,605호(출원일: 2017년 3월 1일)의 우선권을 주장하고, 상기 기초출원은 전체가 참고로 본 명세서에 편입된다.
기술 분야
본 출원은 일반적으로 기능성 코팅을 가진 금속 화학적 변환 안료(metal chemical conversion pigment)에 관한 것이다. 안료를 제조하는 방법이 또한 개시된다.
안료를 생산하는 현재의 방법은 비용이 많이 들고, 많은 자본 투자를 필요로 하고, 그리고/또는 부가적인 패시베이션 과정 및/또는 호환화 과정을 필요로 하는 안료를 생산한다. 따라서, 부가적인 패시베이션 과정 및 호환화 과정을 필요로 하지 않는 안료를 제조하는 저비용의 방법이 필요하다.
본 개시내용의 양상은 다른 것들 중에서, 기능성 라멜라 입자(functional lamellar particle)에 관한 것이고, 기능성 라멜라 입자는 기능성 라멜라 입자의 미변환된 부분으로서, 제1 금속을 포함하는, 상기 미변환된 부분; 미변환된 부분의 표면의 외부에 배치된 기능성 라멜라 입자의 변환된 부분으로서, 제1 금속의 화합물을 포함하는, 상기 변환된 부분; 및 변환된 부분의 표면의 외부에 배치되는 기능성 코팅을 포함한다.
전술한 대강의 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구항에서와 같이, 본 개시내용을 제한하기 위한 것이 아님이 이해될 수 있다.
본 명세서의 일부에 포함되고 그리고 일부를 이루는 첨부 도면은 설명서와 함께 본 개시내용의 예시적인 실시형태를 예시하고, 본 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시내용의 양상에 따른, 변환-전의 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 2는 본 개시내용의 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 3은 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 4는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 5는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환-전의 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 6은 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 7은 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 8은 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 9는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환-전의 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 10a는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 10b는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 또 다른 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 11a는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 11b는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 12a는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 12b는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 13은 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환-전의 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 14는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 15는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환-전의 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 16a는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 16b는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 17은 본 개시내용의 양상에 따른, 변환-전의 라멜라 입자와 변환된 라멜라 입자의 사진;
도 18은 본 개시내용의 다양한 양상에 따른, 라멜라 입자의 가시 스펙트럼의 그래프;
도 19는 본 개시내용의 다양한 양상에 따른, 라멜라 입자의 적외선 스펙트럼의 그래프;
도 20은 본 개시내용의 다양한 양상에 따른, 라멜라 입자의 가시 스펙트럼의 그래프;
도 21은 본 개시내용의 다양한 양상에 따른, 라멜라 입자의 적외선 스펙트럼의 그래프;
도 22는 본 개시내용의 양상에 따른, 기능성 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면;
도 23은 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 기능성 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면; 및
도 24는 본 개시내용의 또 다른 양상에 따른, 기능성 변환된 라멜라 입자를 도시한 도면.
이 설명서 및 도면 전반에 걸쳐, 유사한 부호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 개시내용의 실시예가 이제 상세히 참조되고, 이 실시예는 첨부 도면에 예시된다. 가능하다면, 동일한 참조 부호는 동일한 또는 유사한 부분을 나타내도록 도면 전반에 걸쳐서 사용될 것이다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "대략" 그리고 "실질적으로"는 언급된 값의 +/- 5% 이내의 값의 범위를 나타낸다.
본 개시내용의 양상은 라멜라 입자, 및 특정한 특성을 가진 라멜라 입자를 화학적 변환을 통해 이 특성(시각적 속성 및 비-시각적 속성을 포함함)을 조작함으로써 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 디바이스 및 방법은 많은 수량의 금속성 안료의 비용-경쟁력이 있는 제조를 허용한다. 이 디바이스 및 방법은 과도한 자본 투자 없이 제조 규모 능력을 확립한다. 게다가, 발생되는 입자는 부가적인 패시베이션 과정 및 호환화 과정을 필요로 하지 않는 안료를 생산한다. 안료는 금속 화학적 변환(metal chemical conversion: MCC)의 과정에 의해 제조될 수 있다. 이 MCC 안료에 통합되는 물질 및 구조의 선택에 기초하여, 본 명세서에 설명되는 방법은 특정한 시각적 속성과 비-시각적 속성의 조합을 가진 안료를 제공한다.
본 개시내용에 따르면, 라멜라 입자, 예를 들어, 도 1, 도 5, 도 9, 도 13, 및 도 15의 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 입자는 변환-전의 라멜라 입자의 특성과는 상이한 목적하는 특성(예를 들어, 광학적 특성, 물리적 특성, 및/또는 화학적 특성)을 가진 라멜라 입자로 변환될 수 있다.
예를 들어, 본 개시내용의 변환된 라멜라 입자는 특정한, 목적하는, 그리고/또는 향상된 광학적 특성, 예컨대, 특정한 그리고/또는 목적하는 파장 및/또는 흡수도 및/또는 반사율을 발생시킬 수 있다. 특히, 본 개시내용의 변환된 라멜라 입자는, 변환된 라멜라 입자가 흑색으로 나타나도록 90% 이상의 입사광의 정도에서 약 380㎚ 내지 약 760㎚ 범위의 특정한 파장의 광의 비-선택적인 흡수, 변환된 라멜라 입자가 회색으로 나타나도록 10% 이상의 정도에서 입사광의 비-선택적인 반사율, 변환된 라멜라 입자가 흰색으로 나타나도록 80% 이상의 정도에서 약 380nm 내지 약 760㎚ 범위의 파장의 입사광의 비-선택적인 반사율, 시각적 컬러(예를 들어, 사람의 눈이 볼 수 있음)를 제공하도록 스펙트럼의 가시 범위 내 선택적인 광 반사율, 금속 중심부의 금속성 반사율과 결합되는 시각적 컬러를 제공하도록 요구되는 반사율 정도에서 스펙트럼의 가시 범위 내 선택적인 광 반사율, 및/또는 위에서 나열된 바와 같은 스펙트럼의 가시 범위 내 목적하는 광학적 특성 중 하나 이상과 결합되는 약 0.85 내지 약 20㎛ 범위의 스펙트럼의 적외선 부분 내 전자기 방사선의 선택적인 반사율을 가질 수 있다.
게다가, 본 개시내용의 변환된 라멜라 입자는 부가적으로 또는 대안적으로 특정한, 목적하는, 및/또는 향상된 비-광학적 특성, 예컨대, 내식성, 열 전도도(예를 들어, 1.5W/mK 초과), 전기 전도도(예를 들어, 10-5S/m 초과), 강자성 특성(예를 들어, 도 1, 도 5, 도 9, 도 13, 및 도 15의 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)가 강자성 특성을 보유한다면), 및/또는 소수성 특성(예를 들어, 변환 화학물질이 낮은 표면 에너지를 생성하는 작용기를 포함할 때)을 발생시킬 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 변환된 라멜라 입자는 에너지 보존을 관리하는 대안적인 방식을 제공하는 적외선 파장 반사 기능 및/또는 열-거부 특성을 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 변환된 라멜라 입자는, 리핑(leafing) 및/또는 컬러 플로핑(color flopping) 옵션, 다양한 시각에서 나타나는 상이한 색조와 결합되는 흑색, 전자기 방사선의 차단, 넓은 범위의 두께를 가진 플레이크 포맷, 최종 적용에 의해 구동되는 선형 치수 및/또는 종횡비, 변환된 라멜라 입자의 금속성 컬러 버전 및 단조로운 컬러 버전 둘 다, 열-반사 특성, 향상된 환경적 안정성(열, 물, 산소, 화학물질, 및/또는 UV 노출에 대해 안정함)을 가진 금속성 안료, 및/또는 다양한 화학적 매체, 예컨대, 페인트, 잉크, 고무, 직물 재료를 포함하는 폴리머, 및 시멘트 및 콘트리트와 같은 건축 재료를 포함하는 세라믹 물질과 호환 가능한 안료를 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 복수의 변환된 라멜라 입자는 금속성 효과 안료, 자성 안료, EMI 감쇠 안료, 전기적으로 전도성 안료, 열 전도성 안료, 또는 임의의 또는 모든 앞서 말한 특성의 조합을 가진 안료를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 안료를 생성하도록 조합될 수 있다.
본 개시내용의 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 자연적으로 발생될 수 없다. 일부 실시예에서, 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 예를 들어, 졸-겔, 화학 욕(chemical bath) 증착, 도금, 물리적 기상 증착, 및 화학적 기상 증착에 의해 형성될 수 있다.
본 명세서에 설명되는 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 임의의 형상일 수 있다. 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 제1 방향(예를 들어, 도 1의 x-방향)에서 실질적으로 평평하고/하거나 곧은 제1 면을 포함할 수 있다. 본 명세서에 예시된 바와 같이, 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 제2 방향(예를 들어, 도 1의 y-방향)에서 실질적으로 평평하고/하거나 곧고 그리고/또는 제1 면에 대해 실질적으로 수직인 제2 면을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 제2 면은 대신에 둥글고, 뾰족하고, 웨이브가 있는 등일 수 있다. 게다가, 제2 면은 제1 면에 대해 실질적으로 수직이 아니다. 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 제3 방향(예를 들어, 도 1의 z-방향)에서 제3 면을 포함할 수 있다. 제3 면은 원형, 직사각형, 및/또는 울퉁불퉁한 것을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 형상을 가질 수 있다. 추가의 실시예에서, 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 평평하고, 울퉁불퉁한 형상의 제3 면(예를 들어, 콘플레이크 형상)을 가지면서 평평하고, 원형 제3 면을 가지면서 평평하고, 그리고/또는 직사각형 제3 면을 가지면서 평평한 것으로 설명될 수 있다. 일부 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)는 시트 및/또는 호일일 수도 있다.
본 명세서에 설명되는 라멜라 입자(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500))는 임의의 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)는 대략 2㎛ 내지 대략 200㎛, 대략 4㎛ 내지 대략 100㎛, 또는 대략 10㎛ 내지 대략 50㎛의 폭을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 폭(예를 들어, 도 1의 x-방향)을 가질 수 있다. 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)는 대략 0.1㎛ 내지 대략 2㎛, 대략 0.5㎛ 내지 대략 1.5㎛, 또는 대략 1㎛의 물리적 두께를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 물리적 두께(예를 들어, 도 1의 y-방향)를 가질 수 있다. 게다가, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)는 대략 5:1 이상, 대략 5:1 내지 대략 500:1, 예를 들어, 대략 10:1 내지 대략 250:1, 또는 대략 100:1의 종횡비를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 종횡비(예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자의 폭과 변환-전의 라멜라 입자의 물리적 두께 간의 종횡비)를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 16b에 예시된 바와 같이, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및/또는 500)의 미변환된 부분의 특정한 특성 또는 속성은 각각 변환 과정을 겪을 때 변경될 수 있다. 하나의 양상에서, 미변환된 부분의 적어도 일부는 제1 특성을 갖는 것으로부터 제2 특성을 갖는 것으로 적어도 부분적으로 변환될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미변환된 부분의 적어도 일부가, 변환 과정을 겪는다면, 적어도 부분적으로 변환되어 광학적 특성, 물리적 특성, 및/또는 화학적 특성을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 임의의 특성을 변경할 수 있다. 하나의 양상에서, 미변환된 부분의 적어도 일부는 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트, 이들 금속의 임의의 합금, 또는 이들의 조합물을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 물질을 포함할 수 있다. 하나의 양상에서, 라멜라 입자는 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)을 포함할 수 있고, 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)은 제1 금속을 포함한다.
변환 과정은 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)의 적어도 일부의 제1 특성을 제2 특성으로 변환시키는 임의의 과정일 수 있다. 다양한 변환 화학반응이 발생되는 입자(예를 들어, 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350, 450 및/또는 550))의 컬러, 색도, 광택, 리핑, 내구성, 열 또는 전기 전도도, 및 다른 특성을 제어하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 변환 과정은 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)의 적어도 일부를 제1 컬러로부터 제2 컬러로 변환시킬 수 있고/있거나 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)의 적어도 일부를 열 전도도의 제1 레벨로부터 제2 레벨로 변환시킬 수 있다.
변환 과정은 변환-전의 라멜라 입자를 반응물질과 반응시키는 것을 포함할 수 있다. 반응물질은 임의의 상태, 예컨대, 플라즈마 상태, 기체 상태, 고체 상태, 또는 액체 상태 또는 이들의 조합일 수 있다. 반응물질은 변환-전의 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)의 적어도 일부와의 반응을 유발할 수 있고 그리고 제어 가능한 방식으로, 미변환된 부분의 적어도 일부를 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)으로 변환시킬 수 있는 임의의 화학적 인자 또는 물리적 인자를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 물 및 용매계 환경이 반응물질로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 변환 과정은 배치(batch) 및 연속적으로 휘저어지는 탱크 반응물질, 관형 반응물질, 텀블링 베드 반응물질, 유동화 베드 반응물질을 포함하는, 다양한 유형의 화학적 반응물질, 연속적인 흐름 튜브 및 배치로(batch furnace)의 사용을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 또는 500)는 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)의 적어도 일부 또는 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400, 500)의 적어도 부분적인 변환을 유발하는 화학물질(들)과 반응할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 화학 욕 조성물은 무기 화합물 또는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 무기 화합물의 예는 황, 황화물, 황산염, 산화물, 수산화물, 아이소사이안산, 티오사이안산염, 몰리브덴산염, 크롬산염, 과망간산염, 탄산염, 티오황산염, 콜로이드 금속, 무기염, 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기 화합물의 예는 황, 예컨대, 티올, 티올아민, 옥시티오 아민, 티오우레아, 티오사이안산염; 질소, 예컨대, 아민, 및 아이소사이안산; 산소; 규소, 예컨대, 실란; 또는 이들의 조합물을 포함하는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 게다가, 화학 욕은 금속의 무기염 또는 유기염 또는 금속의 금속성 유기 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 화학 욕은 산화제, 표면 조절제, 및 억제제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하나의 양상에서, 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350, 450 및 550)의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)은 0.4 내지 20㎛ 범위의 스펙트럼 영역에서 광 반사율을 제공할 수 있고 그리고 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 이 스펙트럼 범위의 선택된 영역에서 광을 흡수할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택된 영역은 가시 범위에 있을 수 있다. 하나의 양상에서, 변환된 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)은 적외선 반사율을 제공할 수 있다.
변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 사람의 눈이 볼 수 있는 선택된 영역에서 광을 흡수할 수 있다. 변환된 부분은 가시 범위 내 광을 조절하여 목적하는 컬러를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 적색을 사람의 눈에(예를 들어, 대략 380㎚ 내지 대략 600㎚를 흡수함), 흑색을 사람의 눈에(예를 들어, 대략 380㎚ 내지 대략 760㎚를 흡수함), 또는 백색을 나타낼 수 있다. 게다가, 예를 들어, 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 청색을 사람의 눈에(예를 들어, 대략 500㎚ 내지 대략 760㎚를 흡수함) 나타낼 수 있거나, 또는 녹색을 사람의 눈에(예를 들어, 대략 380㎚ 내지 대략 500㎚를 흡수하거나 또는 대략 600㎚ 내지 대략 760㎚를 흡수함) 나타낼 수 있다.
변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 전자 센서가 검출할 수 있는 스펙트럼의 선택된 거의 적외선 영역 내 광을 흡수할 수 있다. 변환된 부분이 거의 적외선 범위 내 광을 조절하여 선택된 흡수도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 대략 720㎚ 내지 대략 1100㎚의 광을 흡수할 수 있거나, 또는 대략 950㎚ 내지 대략 1700㎚의 광을 흡수할 수 있다.
일부 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자의 미변환된 외부층 및/또는 미변환된 내부 중심부는 에너지를 선택적으로 흡수하거나 또는 반사시키기 위한 첨가제(예를 들어, 염료)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자의 미변환된 외부층 및/또는 미변환된 내부 중심부는 에너지를 선택적으로 흡수하거나 또는 반사시키기 위한 첨가제(예를 들어, 염료)를 포함하지 않는다.
변환 과정 후에, 변환된 라멜라 입자의 변환된 부분은 대략 0.01㎛ 내지 대략 0.9㎛, 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.8㎛, 또는 대략 0.5㎛를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 두께를 가질 수 있다. 변환된 라멜라 입자의 총 크기 및/또는 변환된 라멜라 입자의 변환된 부분의 두께는 반응, 예컨대, 화학 반응이 변환-전의 라멜라 입자를 변환시키는 정도를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 인자에 의존할 수 있다. 상이한 광학적 특성 및 비-광학적 특성은 변환 과정 및 변환-전의 라멜라 입자의 가변하는 양상을 조정함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 변환된 라멜라 입자는 변환-전의 라멜라 입자의 물질, 구조, 크기, 형상, 및/또는 종횡비, 적용되는 화학 처리의 유형, 및 프로세스 조건, 예컨대, 반응성 재료의 농도, 적용된 첨가제, pH, 온도, 교반의 유형, 및 노출 시간에 기초하여 상이한 광학적 특성 및/또는 비-광학적 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 변환된 라멜라 입자는 변환-전의 라멜라 입자와는 상이한 적어도 하나의 비-광학적 특성을 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 변환된 라멜라 입자는 변환-전의 라멜라 입자와는 상이한 전기 전도도 및/또는 열 전도도를 가질 수 있다. 측정된 면 저항은 100Ω 이하일 수 있고/있거나 열 전도도는 3W*m-1 K-1 이상일 것이다. 변환된 라멜라 입자의 저항 및 열 전도도는 변환 과정에서 사용되는 금속에 의존적일 수 있다.
변환되는 특정한 층(내부 중심부, 내부층, 및/또는 외부층 등) 및/또는 라멜라 입자의 양은 화학적 변환 과정의 조성물(예를 들어, 화학 욕의 조성물), 조성물의 농도, 변환 과정의 노출 시간, 변환 과정 동안의 온도, 및/또는 변환-전의 라멜라 입자의 구조(예를 들어, 부식 배리어, 내부층, 및/또는 배리어층의 포함)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 인자에 의존적일 수 있다. 또한, 화학적 변환 과정에서 사용되는 반응물질은 변환-전의 라멜라 입자 내로 특정한 깊이로의 변환 후 자기-억제 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자의 0.5%가 변환될 수 있거나 또는 100%가 변환될 수 있고, 이들 사이의 변환 %의 모든 범위를 포함한다.
변환-전의 라멜라 입자가 화학적 변환 과정을 겪는 것은 변환-전의 라멜라 입자의 적어도 일부를 변환시킴으로써 변환-전의 라멜라 입자를 변환된 라멜라 입자(예를 들어, 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350, 450 및/또는 550))로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자의 0.5%가 변환될 수 있거나 또는 100%가 변환될 수 있고, 이들 사이의 변환 %의 모든 범위를 포함한다. 하나의 양상에서, 라멜라 입자의 적어도 일부가 변환되고((예를 들어, 라멜라 입자의 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)), 반면에 또 다른 부분은 미변환된 채로 남아 있다(예를 들어, 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)). 다른 실시예에서, 전체 라멜라 입자가 변환된다. 이러한 실시예에서, 변환된 라멜라 입자는 더 이상 물질, 예컨대, 금속을 포함하지 않을 것이지만, 대신에 물질의 화합물, 예컨대, 금속의 화합물을 포함할 것이다.
라멜라 입자의 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 변환-전의 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)에 포함되는 제1 금속과 같은 물질의 화합물을 적어도 포함할 수 있다. 예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400, 500)의 미변환된 외부층(102, 202, 302, 402 및 502)이 구리를 포함하고 그리고 변환-전의 라멜라 입자가 변환 과정 동안 황과 반응한다면, 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350, 450, 550)의 변환된 부분(170, 270, 370, 470, 570)은 구리의 화합물, 즉, 황화구리를 포함할 수 있고, 그리고 변환된 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480, 580)은 구리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자는 완전히 변환될 수 있거나 또는 완전히 미변환될 수 있고, 이들 사이의 변환 %의 모든 범위를 포함한다.
하나의 양상에서, 변환-전의 라멜라 입자가 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 중심부 및 외부층을 갖는다면, 내부 중심부 및 외부층의 각각은 완전히 변환될 수 있거나 또는 완전히 미변환될 수 있고, 이들 사이의 변환 %의 모든 범위를 포함한다. 예를 들어, 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350, 450 및 550)의 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 (i) 변환된 외부층(204, 304, 404 및 504); 및/또는 (ii) 변환된 외부층(204, 304, 404 및 504) 및 변환된 내부 중심부(206, 306, 406 및 506)를 포함할 수 있다. 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350, 450 및 550)의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)은 (i) 미변환된 내부 중심부(210, 310, 410 및 510); 및/또는 (ii) 미변환된 외부층(202, 302, 402 및 502) 및 미변환된 내부 중심부(210, 310, 410 및 510)를 포함할 수 있다. 하나의 양상에서, 일부 실시예에서, 전체 미변환된 외부층(102, 202, 302, 402 및 502)이 변환된다. 일부 실시예에서, 전체 미변환된 외부층(102, 202, 302, 402 및 502), 뿐만 아니라 미변환된 내부 중심부(210, 310, 410, 510)의 적어도 일부가 변환된다. 일부 실시예에서, 라멜라 입자의 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)은 복수의 층, 예컨대, 내부층(420, 520) 및/또는 복수의 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 층은 적어도 2개의 상이한 물질, 예컨대, 2개의 상이한 금속을 포함할 수 있다. 상이한 물질의 일부 또는 전부는 금속(들)일 수 있다. 하나의 양상에서, 복수의 층의 각각의 층은 복수의 층의 각각의 다른 층과는 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
하나의 양상에서, 라멜라 입자의 변환된 부분(170, 270, 370, 470 및 570)은 미변환된 외부층(202, 302, 402 및 502), 내부층(420, 520), 및/또는 미변환된 내부 중심부(110, 210, 310, 410 및 510)를 포함할 수 있는, 미변환된 부분(180, 280, 380, 480 및 580)의 표면의 외부에 있을 수 있다.
본 명세서에 설명되거나 또는 본 명세서에 설명되는 과정에 의해 생성되는 임의의 라멜라 입자는 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 다른 적용 중에서, 변환된 라멜라 입자는 위장, 감지, 전하 소실, 열의 소실, 전자기 간섭에 대한 차단, 및 장식을 위해 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 직물에서 사용될 수 있다. 변환된 라멜라 입자는 직물의 착색을 위해 그리고/또는 부가적인 비-시각적 속성을 직물에 부가하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 변환된 라멜라 입자는 열-거부 직물, 적외선-거부 직물, 전자기 방사선 차단 직물, 열 전도성 직물, 전기적으로 전도성 실 및 직물, 강자성 특성, 위장, 및/또는 방사선(예를 들어, 적외선, 열, 전자기) 차단 특성을 가진 실 및 직물을 생성하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 직물을 위해 사용되는 변환된 라멜라 입자는 다른 적용(예를 들어, 자동차 및 건축)을 위해 사용되는 직물보다 더 작을 수도 있다. 예를 들어, 직물 적용에서 사용되는 변환된 라멜라 입자는 대략 2㎛일 수 있거나 또는 대략 10㎛보다 더 작을 수 있다. 자동차 적용에서 사용되는 변환된 라멜라 입자는 대략 8㎛ 내지 대략 200㎛일 수 있고 그리고 건축 적용에서 사용되는 변환된 라멜라 입자는 최대 대략 200㎛일 수 있다.
변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 또한 비-시각적 속성과 함께 착색을 제공할 수 있는 전용 페인트, 잉크, 광택제, 및 코팅을 위한 안료로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 금속성 잉크, 열 및 IR 거부, 전자기 방사선 차단, 열 전도도, 전기 전도도, 및/또는 강자성 특성을 위한 안료에서 사용될 수 있다.
변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 또한 건설 및 건축 물질에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 변환된 라멜라 입자는 건축 적용, 열-거부 루핑, 사이딩, 및 데킹 물질, 열-거부 시멘트 및 콘크리트를 위한 열-거부 페인트, 건축 및 건설 적용을 위한 전자기 차단 페인트, 및/또는 정전하 제어 페인트에서 사용될 수 있다.
변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 LIDAR, 열-반사 외부 자동차 안료 및 코팅, 다양한 색조 플롭을 가진 흑색 단일 성분 안료, 독특한 색조를 가진 반-금속성 안료, 및/또는 자동차 내부 적용을 위한 열 및/또는 정전하 소실 안료를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 자동차 적용에서 사용될 수 있다.
변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 화장품 및 건강관리의 다양한 적용, 예를 들어, 미적, 보호, 진단, 및/또는 의학적 치료를 위한 안료의 직접적인 피부 위 적용에서 사용될 수 있다.
변환된 라멜라 입자 및/또는 변환 과정은 RF 안테나, 자성 타간트(magnetic taggant), 특수 효과 안료, 및 전자발광 잉크 및 코팅을 위한 안료를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 다른 적용에서 사용될 수 있다.
본 개시내용의 변환-전의 라멜라 입자는 임의의 층 구조를 가질 수 있다. 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및 500)는 단지 예시적이다. 변환-전의 라멜라 입자는 임의의 수의 층, 예컨대, 복수의 층을 포함할 수 있다. 이 층(들)은 임의의 물질, 예컨대, 제1 금속으로, 임의의 구성으로 그리고/또는 임의의 순서로 이루어질 수 있다. 하나의 양상에서, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및 500)는 미변환된 내부 중심부(210, 310, 410 및 510) 및 미변환된 외부층(202, 302, 402 및 502)을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 변환-전의 라멜라 입자(100, 200, 300, 400 및 500)는 미변환된 내부 중심부(210, 310, 410 및 510)와 미변환된 외부층(202, 302, 402 및 502) 사이에 부가적인 층, 예컨대, 내부층(420, 520)을 포함할 수 있다. 게다가, 미변환된 내부 중심부(210, 310, 410 및/또는 510)는 복수의 층을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 도 1에 예시된 바와 같이, 변환-전의 라멜라 입자(100)는 단일의 물질(예를 들어, 단일의 금속, 예컨대, 제1 금속)로 이루어진 모놀리식 입자일 수 있다. 변환-전의 라멜라 입자(100)는 하나의 층; 미변환된 외부층(102)으로 이루어진다. 일단 변환 과정(위에서 설명된 변환 과정을 포함하지만 이로 제한되지 않음)을 겪는다면, 변환-전의 라멜라 입자(100)는 도 2, 도 3, 또는 도 4의 변환된 라멜라 입자(150)를 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환된 라멜라 입자로 변환될 수 있다. 변환된 라멜라 입자(150)는 변환된 부분(170) 및 미변환된 부분(180)을 포함할 수 있다. 미변환된 부분(180)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 부분(170)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자(100)가 미변환된 외부층(102)으로 이루어지기 때문에, 외부층의 변환된 부분(104)은 도 2에 도시된 바와 같이, 라멜라 입자의 변환된 부분(170)과 동일하다. 부가적으로, 외부층의 미변환된 부분(102)은 라멜라 입자의 미변환된 부분(180)과 동일하다.
변환된 라멜라 입자(150)의 물리적 두께(L1)는 변환-전의 라멜라 입자(100)의 물리적 두께(L0)와 대략 동일할 수 있다. 따라서, 물리적 두께(L1)는 대략 0.1㎛ 내지 대략 2㎛, 대략 0.5㎛ 내지 대략 1.5㎛, 또는 대략 1㎛일 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 변환된 라멜라 입자(150)의 두께(L1)는 변환-전의 라멜라 입자(100)의 물리적 두께(L0)보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 변환 과정은 변환-전의 라멜라 입자(100)의 적어도 일부가 확장되게 할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, L1은 미변환된 부분(102/180)의 두께(L2)와 미변환된 부분(102/180)의 양측의 변환된 부분(104/170)의 2개의 두께((L3)의 합이다.
하나의 양상에서, 변환된 부분(104/170)의 두께(L3)는 변환된 라멜라 입자(150)의 총 두께(L1)의 약 1% 내지 약 100% 범위일 수 있다. 하나의 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 미변환된 부분(102/180)은 변환된 부분(104/170)의 물리적 두께(L3) 초과인 물리적 두께(L2)를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 미변환된 부분(102/180)은 변환된 부분(104/170)의 두께(L3) 미만인 물리적 두께(L2)를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 미변환된 부분(102/180) 및 변환된 부분(104/170)은 가변적인 물리적 두께를 가질 수 있다. 이 실시예에서, 변환된 부분(104/170)은 제1 두께(L3) 및 제2 두께(L4)를 포함할 수 있다. 미변환된 부분(102/180)의 물리적 두께는 변환된 부분(104/170)의 물리적 두께에 따라 변경될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 5에 예시된 바와 같이, 변환-전의 라멜라 입자(200)는 미변환된 내부 중심부(210)의 적어도 3개의 면 외부의 미변환된 외부층(202)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 외부층(202)은 미변환된 내부 중심부(210)의 적어도 4개의 면, 적어도 5개의 면, 또는 적어도 6개의 면 외부에 있을 수 있다. 미변환된 외부층(202)은 미변환된 내부 중심부(210)를 완전히 캡슐화할 수 있다. 미변환된 내부 중심부(210)는 제1 물질로 이루어질 수 있고 그리고 미변환된 외부층(202)은 제1 물질과는 상이한 제2 물질로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 물질은 제1 금속일 수 있고 그리고 제2 물질은 제2 금속일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 물질은 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물을 포합할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 제2 물질은 (i) 금속 또는 금속 합금, 예컨대, 알루미늄, 구리, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트 중 하나 이상, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물, (ii) 유전체, 예컨대, 금속 산화물, 유리, 칼코게나이드, 할라이드, 황화물, 미네랄, 합성 마이크로 결정체 및 나노-결정체, 유기 폴리머 및 무기 폴리머, (iii) 전도성 물질, 예컨대, 인듐-주석 산화물, 주석 산화물, 금속 도핑된 산화물 및 전도성 폴리머, 및/또는 (iv) 준금속 및 비-금속, 예컨대, 규소, 게르마늄, 탄소, 흑연 및 그래핀을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질은 화학적 변환을 겪을 때 부분적으로 변환될 수 있고/있거나 완전히 변환될 수 없다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질은 다양한 비-시각적 속성을 제공할 수 있거나 또는 변환 배리어로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 제1 물질이 미리 결정된 변환 과정에 대해 덜 반응성이 있을 수 있고, 따라서 변환이 중단될 것 같은, 즉, "변환 배리어"로서 기능하는, 라멜라 입자 내 위치를 생성한다. 게다가, 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(210) 및/또는 미변환된 외부층(202)은 복수의 층, 예컨대, 내부층, 및/또는 복수의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 층의 각각의 층은 동일한 물질을 포함할 수 있거나 또는 복수의 층의 각각의 층은 상이한 물질을 포함할 수 있다.
일단 위에서 설명된 변환 과정을 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환 과정을 겪는다면, 변환-전의 라멜라 입자(200)는 도 6, 도 7 또는 도 8의 변환된 라멜라 입자(250)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 변환된 라멜라 입자로 변환될 수 있다. 변환된 라멜라 입자(250)는 변환된 부분(270) 및 미변환된 부분(280)을 포함할 수 있다. 미변환된 부분(280)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 부분(270)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 외부층(202)의 약 1% 내지 약 100%가 변환된 외부층(204)으로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(210)의 약 0% 내지 약 100%가 변환된 내부 중심부(206)로 변환될 수 있다.
도 6에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(202)의 100%가 변환된 외부층(204)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(210)의 0%가 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(270)은 변환된 외부층(204)과 동일하고 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(280)은 미변환된 내부 중심부(210)와 동일하다.
도 7에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(202)의 100% 미만이 변환된 외부층(204)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(210)의 0%가 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(270)은 변환된 외부층(204)을 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(280)은 미변환된 외부층(202) 및 미변환된 내부 중심부(210)를 포함한다. 하나의 양상에서, 도 7에 관하여, 미변환된 외부층(202)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 외부층(204)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 8에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(202)의 100%가 변환된 외부층(204)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(210)의 적어도 일부가 변환된 내부 중심부(206)로 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(270)은 변환된 외부층(204) 및 변환된 내부 중심부(206)를 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(280)은 미변환된 내부 중심부(210)를 포함한다. 하나의 양상에서, 도 8에 관하여, 미변환된 내부 중심부(210)는 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 내부 중심부(206)는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
부가적인 실시예에서, 도 9에 예시된 바와 같이, 변환-전의 라멜라 입자(300)는 미변환된 외부층(302) 사이에 삽입된 미변환된 내부 중심부(310)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미변환된 외부층(302)은 미변환된 내부 중심부(310)의 제1 면 및 제1 면 맞은편의 미변환된 내부 중심부(310)의 제2 면에 대해 외부에 있을 수 있지만, 임의의 다른 면에 대해 외부에 있을 수 없고, 즉, 미변환된 외부층(302)은 미변환된 내부 중심부(310)를 캡슐화하지 않는다. 미변환된 내부 중심부(310)는 제1 물질로 이루어질 수 있고, 그리고 미변환된 외부층(302)은 제2 물질로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 물질은 제1 금속이고 그리고 제2 물질은 제2 금속이다. 일부 실시예에서, 제1 물질은 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 제2 물질은 (i) 금속 또는 금속 합금, 예컨대, 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트 중 하나 이상, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물, (ii) 유전체, 예컨대, 금속 산화물, 유리, 칼코게나이드, 할라이드, 황화물, 미네랄, 합성 마이크로 결정체 및 나노-결정체, 유기 폴리머 및 무기 폴리머, (iii) 전도성 물질, 예컨대, 인듐-주석 산화물, 주석 산화물, 금속 도핑된 산화물, 및 전도성 폴리머, 및/또는 (iv) 준금속 및 비-금속, 예컨대, 규소, 게르마늄, 탄소, 흑연, 및 그래핀을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질은 화학적 변환을 겪을 때 부분적으로 변환될 수 있고/있거나 완전히 변환될 수 없다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질은 다양한 비-시각적 속성을 제공할 수 있거나 또는 변환 배리어로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 제1 물질이 미리 결정된 변환 과정에 대해 덜 반응성이 있을 수 있고, 따라서 변환이 중단될 것 같은, 즉, "변환 배리어"로서 기능할 수 있는, 라멜라 입자 내 위치를 생성한다. 게다가, 일부 실시예에서, 라멜라 입자는 복수의 층, 예컨대, 내부층, 및/또는 복수의 물질을 포함할 수 있다.
일단 위에서 설명된 변환 과정을 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환 과정을 겪는다면, 변환-전의 라멜라 입자(300)는 도 10a 및 도 10b, 도 11a 및 도 11b, 또는 도 12a 및 도 12b의 변환된 라멜라 입자(350)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 변환된 라멜라 입자로 변환될 수 있다. 변환된 라멜라 입자(350)는 변환된 부분(370) 및 미변환된 부분(380)을 포함할 수 있다. 미변환된 부분(380)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 부분(370)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 약 1% 내지 약 100%가 변환된 외부층(304)으로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(310)의 약 0% 내지 약 100%가 변환된 내부 중심부(306)로 변환될 수 있다.
도 10a에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 100%가 변환된 외부층(304)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(310)의 0%가 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(370)은 변환된 외부층(304)과 동일하고 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(380)은 미변환된 내부 중심부(310)와 동일하다.
도 10b에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 100%가 변환된 외부층(304)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(310)의 적은 %(적어도 일부)가 변환된 내부 중심부(306)로 변환되었다. 특히, 미변환된 내부 중심부 외부에 미변환된 외부층(302)을 갖지 않는 미변환된 내부 중심부(310)의 면이 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(370)은 변환된 외부층(304) 및 변환된 내부 중심부(306)의 적어도 일부, 즉, 면을 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(380)은 미변환된 내부 중심부(310)와 동일하다. 하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(310)는 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 내부 중심부(306)는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 11a에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 100% 미만이 변환된 외부층(304)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(310)의 0%가 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(370)은 변환된 외부층(304)을 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(380)은 미변환된 외부층(302) 및 미변환된 내부 중심부(310)를 포함한다. 하나의 양상에서, 미변환된 외부층(302)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 외부층(304)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 11b에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 100%가 변환된 외부층(304)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(310)의 적은 %(적어도 일부)가 변환된 내부 중심부(306)로 변환되었다. 특히, 미변환된 내부 중심부 외부에 미변환된 외부층(302)을 갖지 않는 미변환된 내부 중심부(310)의 면이 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(370)은 변환된 외부층(304) 및 변환된 내부 중심부(306)의 적어도 일부, 즉, 면을 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(380)은 미변환된 외부층(302) 및 미변환된 내부 중심부(310)를 포함한다. 하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(310)는 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 내부 중심부(306)는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 미변환된 외부층(302)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 외부층(304)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 12a에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 100%가 변환된 외부층(304)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(310)의 적어도 일부가 변환된 내부 중심부(306)로 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(370)은 변환된 외부층(304) 및 변환된 내부 중심부(306)를 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(380)은 미변환된 내부 중심부(310)를 포함한다. 하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(310)는 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 내부 중심부(306)는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 12b에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(302)의 100%가 변환된 외부층(304)으로 변환되었고 그리고 미변환된 내부 중심부(310)의 적은 %(즉, 적어도 일부)가 변환된 내부 중심부(306)로 변환되었다. 특히, 미변환된 내부 중심부 외부에 미변환된 외부층(302)을 갖지 않는 미변환된 내부 중심부(310)의 면이 변환되었다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(370)은 변환된 외부층(304) 및 변환된 내부 중심부(306)를 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(380)은 미변환된 내부 중심부(310)를 포함한다. 하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(310)는 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 내부 중심부(306)는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 13에 예시된 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자(400)는 적어도 3개의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변환-전의 라멜라 입자(400)는 미변환된 내부 중심부(410), 내부층(420), 및/또는 미변환된 외부층(402)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 변환-전의 라멜라 입자(400)는 미변환된 내부 중심부(410)의 제2 물질을 캡슐화하는 미변환된 외부층(402)의 제1 물질과, 제1 물질과 제2 물질 사이의 내부층(420)을 포함할 수 있다. 내부층(420)은 2개의 면(예를 들어, 미변환된 내부 중심부(410)가 삽입됨) 내지 6개의 면(예를 들어, 미변환된 내부 중심부(410)를 캡슐화함)의 외부에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 물질은 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 제2 물질은 (i) 금속 또는 금속 합금, 예컨대, 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트 중 하나 이상, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물, (ii) 유전체, 에컨대, 금속 산화물, 유리, 칼코게나이드, 할라이드, 황화물, 미네랄, 합성 마이크로 결정체 및 나노-결정체, 유기 폴리머 및 무기 폴리머, (iii) 전도성 물질, 예컨대, 인듐-주석 산화물, 주석 산화물, 금속 도핑된 산화물, 및 전도성 폴리머, 및/또는 (iv) 준금속 및 비-금속, 예컨대, 규소, 게르마늄, 탄소, 흑연, 및 그래핀을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 내부층(420)은 물질 (ii) 내지 물질 (iv)를 포함하는 임의의 물질을 포함할 수 있다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질은 화학적 변환 과정에 대해 덜 반응성이 있을 수 있다. 나열된 물질의 기능은 다른 비-시각적 속성을 제공하거나 또는 변환 배리어로서 작용하는 것일 수 있다. 예를 들어, 내부층(420)이 미리 결정된 변환 과정에 대해 덜 반응성이 있을 수 있고, 따라서 변환이 중단될 것 같은, 즉, "변환 배리어"로서 기능할 것 같은, 라멜라 입자 내 위치를 생성한다. 게다가, 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(410), 및/또는 미변환된 외부층(402)은 복수의 층 및/또는 복수의 물질을 포함할 수 있다.
일단 위에서 설명된 변환 과정을 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환 과정을 겪는다면, 변환-전의 라멜라 입자(400)는 도 14의 변환된 라멜라 입자(450)를 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환된 라멜라 입자로 변환될 수 있다. 변환된 라멜라 입자(450)는 변환된 부분(470) 및 미변환된 부분(480)을 포함할 수 있다. 미변환된 부분(480)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 부분(470)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 외부층(402)의 약 1% 내지 약 100%가 변환된 외부층(404)으로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(410)의 약 0% 내지 약 100%가 변환된 내부 중심부(406)로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 내부층(420)의 0% 내지 100%가 변환될 수 있다.
도 14에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(402)의 100%가 변환된 외부층(404)으로 변환되었고; 그리고 내부층(420) 및 미변환된 내부 중심부(410) 중 어느 것도 변환되지 않았다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(470)은 변환된 외부층(404)과 동일하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(480)은 내부층(420) 및 미변환된 내부 중심부(410)이다. 변환된 라멜라 입자(150, 250 및 350)와 유사하게, 라멜라 입자의 변환된 부분(470) 및 라멜라 입자의 미변환된 부분(480)의 정의는 어떤 층이 어느 정도까지 변환되었는지에 의존한다. 하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(410)는 제1 금속을 포함할 수 있고, 내부층(420)은 위의 (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질로부터의 물질, 예컨대, 유전체 또는 배리어층을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 내부 중심부는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 미변환된 외부층은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 외부층(404)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 미변환된 내부 중심부(410)는 제1 금속을 포함할 수 있고, 미변환된 외부층(402)는 제1 금속을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 외부층(404)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
부가적인 실시예에서, 도 15에 예시된 바와 같이, 변환-전의 라멜라 입자(500)는 미변환된 외부층(502) 사이에 삽입된 미변환된 내부 중심부(510)와, 미변환된 내부 중심부(520)와 미변환된 외부층(502) 사이의 각각의 면 상의 내부층(520)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미변환된 외부층(502)은 내부층(520)에 대해 외부에 있을 수 있고 내부층은 결국 제1 면 및 미변환된 내부 중심부(510)의 제1 면 맞은편의 제2 면에 대해 외부에 있을 수 있지만, 임의의 다른 면에 대해 외부에 있을 수 없다(예를 들어, 미변환된 내부 중심부(510)의 적어도 4개의 면에는 미변환된 외부층(502) 및/또는 배리어층(520)가 없음). 미변환된 외부층(502)은 제2 물질로 이루어질 수 있고 그리고 미변환된 내부 중심부(510)는 제1 물질로 이루어질 수 있다. 적어도 제1 물질은 금속일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 물질과 제2 물질은 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 제2 물질은 (i) 금속, 예컨대, 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 은, 금, 아연, 철, 동, 망간, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 주석, 인듐, 비스무트 중 하나 이상, 이들 금속의 임의의 합금 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 내부층(520)은 (ii) 유전체, 예컨대, 금속 산화물, 유리, 칼코게나이드, 할라이드, 황화물, 미네랄, 합성 마이크로 결정체 및 나노-결정체, 유기 폴리머 및 무기 폴리머, iii) 전도성 물질, 예컨대, 인듐-주석 산화물, 주석 산화물, 금속 도핑된 산화물, 및 전도성 폴리머, 및/또는 (iv) 준금속 및 비-금속, 예컨대, 규소, 게르마늄, 탄소, 흑연, 및 그래핀을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질은 화학적 변환을 겪을 때 부분적으로 변환될 수 있고/있거나 완전히 변환될 수 없다. (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질의 기능은 다양한 비-시각적 속성을 제공할 수 있고, 즉, 변환 배리어로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 내부층(520)이 미리 결정된 변환 과정에 대해 덜 반응성이 있을 수 있고, 따라서 변환이 중단될 것 같은, 라멜라 입자(500) 내 위치 또는 "변환 배리어"를 생성한다. 게다가, 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(510) 및/또는 미변환된 외부층(502)은 복수의 층 및/또는 복수의 물질을 포함할 수 있다.
일단 위에서 설명된 변환 과정을 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환 과정을 겪는다면, 변환-전의 라멜라 입자(500)는 도 16a 및 도 16b의 변환된 라멜라 입자(550)를 포함하지만 이로 제한되지 않는 변환된 라멜라 입자로 변환될 수 있다. 변환된 라멜라 입자(550)는 변환된 부분(570) 및 미변환된 부분(580)을 포함할 수 있다. 미변환된 부분(580)은 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 부분(570)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 외부층(502)의 약 1% 내지 약 100%가 변환된 외부층(504)으로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 내부 중심부(510)의 약 0% 내지 약 100%가 변환된 내부 중심부(506)로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 내부층(520)의 0% 내지 100%가 변환될 수 있다.
도 16a에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(502)의 일부 또는 전부가 변환된 외부층(504)으로 변환되었고; 그리고 내부층(520) 및 미변환된 내부 중심부(510) 중 어느 것도 변환되지 않았다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(570)은 변환된 외부층(504)을 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(580)은 내부층(520) 및 미변환된 내부 중심부(510)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 부분(580)은 또한 미변환된 외부층(502)(도면에 미도시)을 포함할 수 있다. 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350 및 450)와 유사하게, 라멜라 입자의 변환된 부분(570) 및 라멜라 입자의 미변환된 부분(580)의 정의는 어떤 층이 어느 정도까지 변환되었는지에 의존한다.
하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(510)는 제1 금속을 포함할 수 있고, 내부층(520)은 위의 (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질로부터의 물질, 예컨대, 유전체 또는 배리어층을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 내부 중심부는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 미변환된 외부층은 제1 금속을 포함할 수 있고, 내부층(520)은 위의 (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질로부터의 물질, 예컨대, 유전체 또는 배리어층을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 외부층(504)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 미변환된 내부 중심부(510)는 제1 금속을 포함할 수 있고, 미변환된 외부층(502)은 제1 금속을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 외부층(504)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
도 16b에 예시된 실시예에서, 미변환된 외부층(502)의 일부 또는 전부가 변환된 외부층(504)으로 변환되었고; 그리고 내부층(520) 및 미변환된 내부 중심부(510) 중 어느 것도 변환되지 않았다. 따라서, 라멜라 입자의 변환된 부분(570)은 변환된 외부층(504)을 포함하고; 그리고 라멜라 입자의 미변환된 부분(580)은 내부층(520) 및 미변환된 내부 중심부(510)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미변환된 부분(580)은 또한 미변환된 외부층(502)(도면에 미도시)을 포함할 수 있다. 변환된 라멜라 입자(150, 250, 350 및 450)와 유사하게, 라멜라 입자의 변환된 부분(570) 및 라멜라 입자의 미변환된 부분(580)의 정의는 어떤 층이 어느 정도까지 변환되었는지에 의존한다. 하나의 양상에서, 미변환된 내부 중심부(510)는 제1 금속을 포함할 수 있고 그리고 변환된 내부 중심부(506)는 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, 미변환된 외부층은 제1 금속을 포함할 수 있고, 내부층(520)은 위의 (ii) 내지 (iv)에 나열된 물질로부터의 물질, 예컨대, 유전체 또는 배리어층을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 외부층(504)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 미변환된 내부 중심부(510)는 제1 금속을 포함할 수 있고, 미변환된 외부층(502)은 제1 금속을 포함할 수 있고, 그리고 변환된 외부층(504)은 제1 금속의 화합물을 포함할 수 있다.
자성, EMI 감쇠, 전기적으로 전도성, 및 열 전도성의 특성 중 적어도 2개를 포함하는 청구항 제1항의 복수의 라멜라 입자를 포함하는 안료.
라멜라 입자의 제1 물질을 제1 물질의 화합물로 화학적으로 변환시키는 단계를 포함하는, 방법. 제1 물질은 금속이다. 화학적 변환 전에, 라멜라가 적어도 2:1의 종횡비를 갖는다. 제1 물질이 제2 물질에 대해 외부에 있거나 또는 제2 물질을 둘러싼다. 제1 물질의 화합물이 황화물, 인산염, 크롬산염, 몰리브덴산염, 과망간산염, 바나듐산염, 황산염, 탄산염, 산화물, 수산화물, 질산염, 텅스탄산염, 티탄산염, 플루오로티탄산염, 또는 이들의 조합을 포함한다. 화학적 변환이 반응물질에 의해 수행되고 그리고 반응물질이 고체 상태, 액체 상태, 증기 상태, 및 플라즈마 상태 중 적어도 하나의 형태이다. 액체 상태가 화학 욕이다. 고체 상태가 프리-플레이크의 텀블링 베드이다. 증기 상태가 유동화 베드 또는 패킹된 베드이다. 플라즈마 상태에 대해, 반응물질이 이온화된 기체의 형태로 도입되거나 또는 운반 기체, 예컨대, 비활성 기체, 산소, 질소, CO2에서 점화되는 플라즈마로 도입되거나 또는 열을 통한 산화를 도입한다. 화학 욕이 물 및 용매를 포함한다. 화학 욕이 무기 화합물 및 유기 화합물 중 적어도 하나를 포함한다. 무기 화합물이 황, 황화물, 황산염, 산화물, 수산화물, 아이소사이안산, 티오사이안산염, 몰리브덴산염, 크롬산염, 과망간산염, 탄산염, 티오황산염 및 무기염 중 적어도 하나를 포함한다.
유기 화합물이 황, 질소, 산소 및 이들의 조합물을 포함하는 유기 화합물 중 적어도 하나를 포함한다. 유기 화합물이 티올, 아민, 티올아민, 옥시티오 아민, 티오우레아, 아이소사이안산, 티오사이안산염, 및 실란 중 적어도 하나를 포함한다. 화학 욕이 금속의 무기염 및 유기염 또는 금속의 유기금속 화합물 중 적어도 하나를 포함한다. 화학 욕이 산화제를 포함한다. 화학 욕이 표면 조절제 및 억제제 중 적어도 하나를 포함한다. 라멜라 입자가 제1 물질 및 제1 물질을 적어도 부분적으로 캡슐화하는 제2 물질을 포함한다. 제2 물질과 제1 물질이 상이하다. 제2 물질이 금속 도금 과정, 롤-투-롤 금속화 과정, 화학 욕 증착, 물리적 기상 증착, 및 화학적 기상 증착 중 적어도 하나에 의해 제1 물질에 증착된다. 방법은 제2 물질의 적어도 일부와 제1 물질 사이에 내부층을 증착하는 단계를 더 포함한다. 내부층이 졸-겔, 화학 욕 증착, 도금, 물리적 기상 증착, 및 화학적 기상 증착 중 하나에 의해 증착된다.
제1 물질을 포함하는 제1 부분, 및 제1 부분에 대해 외부에 있고 그리고 제1 물질의 화합물을 포함하는 제2 부분을 포함하는 라멜라 입자.
도 21 내지 24에 도시된 바와 같이, 제1 금속을 포함하는, 라멜라 입자의 미변환된 부분(280); 미변환된 부분(280)의 표면의 외부에 배치되고, 제1 금속의 화합물을 포함하는, 라멜라 입자의 변환된 부분(270); 및 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 배치되는 기능성 코팅(710)을 포함하는, 기능성 라멜라 입자(700)가 또한 개시된다. 기능성 라멜라 입자(700)는 또한 도 6 내지 도 8에 관하여 위에서 개시된 바와 같이, 미변환된 내부 중심부(210), 변환된 내부 중심부(206), 미변환된 외부층(202), 및 변환된 외부층(204)을 포함할 수 있다.
기능성 코팅(710)은 적어도 하나의 기능을 라멜라 입자에 제공할 수 있고, 기능은, 투과성을 조정하는 것, 표면적을 조정하는 것, 호스트 시스템의 전단 특성을 제어하는 것, 호스트 시스템의 분산성을 제어하는 것, 라멜라 입자의 표면의 반응성 및 화학적 호환성을 조정하는 것, 배리어(화학적 그리고/또는 물리적)를 제공하는 것, 변환된 부분의 표면에 기계적 보호, 화학적으로 캡핑된 화합물을 제공하는 것, 표면 에너지를 조정하는 것, 친수성/소수성을 조정하는 것, 용매 유입을 제어하는 것, 호스트 시스템 내 라멜라 입자의 방향 및 정렬을 제어하는 것, 전기 전도도 및 열 전도도를 증가시키는 것, 자화율을 추가하거나 또는 증가시키는 것, 스펙트럼 영역의 다양한 부분의 파장의 흡수 또는 반사율을 개선시키는 것, 라멜라 안료에 존재하는 물질에 자외선 보호를 제공하는 것, 새로운 스펙트럼 속성(예컨대, 형광, 인광, QD 효과, XRF 검출을 위한 고유의 간단한 서명, 감열변색, 및 광변색 효과)을 추가하는 것, 스펙트럼 속성 및 비-스펙트럼 속성을 두드러지게 하기 위해 금속성 흡수 기능을 추가하는 것, 및 이들의 조합을 포함한다. 실시예로써, 감열변색 효과는 W-도핑된 VO2에 의해 달성될 수 있고, 광변색 효과는 AgCl의 도핑으로부터 달성될 수 있고, 그리고 전기변색 효과는 WO3에 의해 달성될 수 있다.
하나의 양상에서, 기능성 라멜라 입자(700)는 분류 적용, 장식 적용, 및 보안 적용을 위해 사용될 수 있다.
기능성 코팅(710)은 금속 산화물; 금속; 타간트; 계면활성제; 입체 안정화제; 오르모실(ormosil); 유기 화합물; 폴리머; 염료; UV 흡수재; 항산화제; 열처리제; 및 이들의 조합물의 층일 수 있다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, Nb2O3, B2O3, WO3, AgCl-도핑된 SiO2, Y2O3-안정화된 ZrO2, 인듐 주석 산화물, VO2 및 이들의 조합물로부터 선택된 금속 산화물일 수 있다. 금속 산화물은 다양한 공정, 예컨대, 졸-겔, 촉매 금속 산화물 증착, 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 및 원자층 증착에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 금속 산화물의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 투과성 제어, 표면적 조정, 표면 형태(평활함 대 거침) 제어, 화학적 확산 배리어, 물 부식 방지, 용매 유입의 제어, 구조적 강화, UV 보호, 광촉매 작용의 억제, 광학 특성의 변경, 실란을 위한 앵커링 또는 다른 처리, 감열변색 효과, 광변색 효과, 전기변색 효과, 및 간단한 서명을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 Mo, Zn, Ni, Ag, Cr, Au, Fe, 및 이들의 조합물로부터 선택된 금속일 수 있다. 금속은 다양한 공정, 예컨대, 무전해 및 전기도금, 촉매 화학적 증착, 화학적 기상 증착, 스퍼터링, 및 진공 증발에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 금속의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 광학적, 전기적, 또는 자기 특성, 열 전도도, 간단한 서명, 및 항균성의 변경을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 퀀텀닷(quantum dot), 무기 및 유기 형광 및 인광 물질(유기 염료, 란탄족-함유 나노-입자 및 층), 미세구조체, 및 이들의 조합물로부터 선택된 타간트일 수 있다. 타간트는 다양한 공정, 예컨대, 폴리머와의 통합, 분자 결합, 및 졸-겔 증착에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 타간트의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 비밀 보안, 및 간단한 서명을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 세제, 양성, 음이온, 비이온, 양이온, 표면 활성 폴리머, PEG, 사포닌, 트라이데카플루오로옥틸트라이에톡시실란 + 테트라메틸 암모늄 수산화물, 및 이들의 조합물로부터 선택된 계면활성제일 수 있다. 계면활성제는 다양한 공정에 의해, 예컨대, 화학 욕 또는 텀블링 베드에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 계면활성제의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 표면 장력 제어, 습윤 및 분산, 소수성, 친수성, 및 리핑을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 폴리에틸렌 산화물, 베타-다이케톤, 탄산, 카복실산염, 아민, 테트라알킬암모늄 화합물, 유기인 화합물, 실란(예를 들어, 메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란), 장쇄 알킬/아릴 알코올(옥탄올, 스테아릴 알코올, 벤질 알코올), 폴리머 캡슐화(흡착 또는 얽힘), PEG-메타크릴산염 + 에틸헥실 메타크릴산염(선형보다는 분기됨), 테트라-n-옥틸암모늄 브로민화물, 및 이들의 조합물로부터 선택된 입체 안정화제일 수 있다. 입체 안정화제는 다양한 공정에 의해, 예컨대, 화학 욕 또는 텀블링 베드에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 입체 안정화제의 기능성 코팅(710)은 분산 제어를 제공할 수 있다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 PDMS-SiO2, VTES-TEOS-아크릴산염, 및 이들의 조합물로부터 선택된 오르모실일 수 있다. 오르모실은 다양한 공정에 의해, 예컨대, 화학 욕 또는 텀블링 베드에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 오르모실의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 물 부식 방지, 화학적 확산 배리어, 및 기계적 보호를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 지방산, 다이에틸렌 글리콜, 다이나실란(Dynasylan)(등록상표) 1146(다이아미노기능성 실란), 3-아미노프로필트라이에톡시실란, 트라이데카플루오로옥틸트라이에톡시실란, 2-퍼플루오로옥타노에이트 에틸 트라이메톡시실란, 옥타데실다이메틸 트라이메틸실릴암모늄 염화물, 및 이들의 조합물로부터 선택된 유기 화합물일 수 있다. 유기 화합물은 다양한 공정에 의해, 예컨대, 화학 욕 또는 텀블링 베드에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 유기 화합물의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 분산, 리핑, 매체 호환성, 표면 에너지의 조정, 소수성/친수성 제어, 페인트 바인더에 대한 접착, 및 정전기 방지를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 모노머, 올리고머, 폴리머, 및 이들의 조합물로부터 선택된 폴리머일 수 있다. 폴리머는 다양한 공정에 의해, 예컨대, 화학 욕 또는 텀블링 베드에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 폴리머의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 화학적 분산 배리어, 광학 특성, 운반자 매체, 앵커 층, 기계적 강도, 전단 특성의 제어를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 프탈로시아닌, 포르피린, 및 이들의 조합물로부터 선택된 염료일 수 있다. 염료는 다양한 공정에 의해, 예컨대, 폴리머 코팅 또는 실리카 캡슐화에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 염료의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 광학 특성을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 티타니아, 산화아연, 산화세륨, 4-메톡시신남산 및 올레산과 결합된 산화아연, TINOSORB(등록상표) (비스-에틸헥실옥시페놀 메톡시페닐 트라이아진), TINOSORB(등록상표) M(비스옥트리졸), UVINUL(등록상표) A Plus(다이에틸아미노 하이드록시벤조일 헥실 벤조에이트), UVASORB(등록상표) HEB(이스코트라이지놀(iscotrizinol)), UVINOLT150(에틸헥실 트라이아존), 하이드록시페닐트라이아진, 및 이들의 조합물로부터 선택된 UV 흡수재일 수 있다. UV 흡수재는 다양한 공정에 의해, 예컨대, 졸-겔 또는 화학 욕에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. UV 흡수재의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 UV 보호를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 및 유도체, 및 이들의 조합물로부터 선택된, 항산화제, 예컨대, 힌더드 아민 광 안정화제(hindered amine light stabilizer)일 수 있다. 항산화제는 다양한 공정에 의해, 예컨대, 화학 욕에 의해 라멜라 입자의 변환된 부분(270)의 표면의 외부에 적용될 수 있다. 항산화제의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 UV 보호를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
하나의 양상에서, 기능성 코팅(710)은 공기, 질소, 비활성 기체, 진공 어닐링, 및 이들의 조합에서 열처리된 층일 수 있다. 열처리된 층의 기능성 코팅(710)은 다음의 특성 중 적어도 하나를 기능성 라멜라 입자(700)에 제공할 수 있고, 특성은 투과성 제어, 표면적 조정, 및 표면 형태 제어를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
실시예 1.
변환-전의 라멜라 입자는 Brilliant Copper 104로 불리는 상품으로서 크레센트 브론즈사(Crescent Bronze)(위스콘신주, 오쉬코쉬 소재)로부터 구매되었다. 이 변환-전의 라멜라 입자는 구리로만 이루어졌다. 구리 변환-전의 라멜라 입자는 약 12㎛의 폭 및 약 0.2 내지 0.6㎛의 물리적 두께를 가졌다. 구리 변환-전의 라멜라 입자의 5g이 대략 60분 동안 대략 50℃의 온도를 가진 250㎖의 화학 욕 내로 도입되었다. 화학 욕은 2:5 비율의 +1% MBT(2-머캅토벤조티아졸)에 (NH4)2CO3/K2S를 포함하고, 시그마-알드리치사(Sigma-Aldrich)의 CAS# 140-30-4의 8%의 총 고체 농도가 존재한다. 이어서 처리된 구리 입자(예를 들어, 변환된 라멜라 입자)가 화학 욕으로부터 제거되었고 그리고 분석되었다. 변환된 라멜라 입자는 흑색을 나타냈고 그리고 5% 미만의 가시 범위 내 반사율 및 24 미만의 L*a*b* 컬러 공간(L*) 값을 가졌다. 특히, 이 샘플은 20 미만의 L* 및 4% 미만의 반사율을 가졌다. 구리 변환-전의 라멜라 입자 및 변환된 변환-전의 라멜라 입자의 사진이 도 17에 제시된다. 변환-전의 라멜라 입자, 표면 변환(부분적으로 처리된 입자), 및 완전한 변환(완전히 처리된 입자)의 분석이 아래의 표 1에 그리고 도 18 및 도 19에 도시된 그래프에 제시된다.
Figure 112019099997311-pct00001
실시예 2.
은 변환-전의 라멜라 입자는 뉴욕주 12803, 사우스 그렌 폴 소재의 AMES 골드스미스사(AMES Goldsmith)로부터 구매되었다. AMES 골드스미스사의 은 변환-전의 라멜라 입자 제품은 전자급 제품 MB-499이다. 이것은 약 10㎛의 폭 및 약 0.1 내지 0.6㎛ 범위의 두께를 가졌다. 1g의 은 변환-전의 라멜라 입자의 3개의 세트가 대략 7분, 30분, 및 45분 동안 상온에서 100㎖의 화학 욕의 3개의 세트 내로 각각 도입되었다. 화학 욕의 각각은 2:5 비율의 +1% MBT(2-머캅토벤조티아졸)에 (NH4)2CO3/K2S를 포함한다. 3.5%%의 총 고체 농도가 존재한다. 이어서 변환된 은 라멜라 입자가 화학 욕으로부터 제거되었고 그리고 분석되었다. 변환된 은 라멜라 입자의 각각의 세트는 상이한 컬러를 나타냈다. 가시 범위 내 상이한 파장의 반사값은 L*>35에서 컬러 의존적이다.
변환된 은 라멜라 입자의 3개의 세트의 분석이 아래의 표 2에 그리고 도 20 및 도 21에 도시된 그래프에 제시된다.
Figure 112019099997311-pct00002
본 개시내용의 원리가 특정한 적용을 위한 예시적인 실시형태를 참조하여 본 명세서에 설명되지만, 본 개시내용이 이로 제한되지 않음이 이해되어야 한다. 본 명세서에 제공되는 교시내용에 다가가는 당업자는 부가적인 변경, 적용, 실시형태 및 등가 치환 전부가 본 명세서에 설명되는 실시형태의 범위 내에 포함된다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 개시내용은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (19)

  1. 라멜라 입자(functional lamellar particle)로서,
    제1 물질의 내부 중심부; 및
    상기 제1 물질과는 상이한 제2 물질의 외부층;
    상기 라멜라 입자의 미변환된 부분으로서, 상기 미변환된 부분은, 미변환된 내부 중심부 및 임의의 미변환된 외부층을 포함하고,
    상기 미변환된 부분의 표면의 외부에 배치된 상기 라멜라 입자의 변환된 부분으로서, 상기 변환된 부분은, 상기 제1 물질과 상기 제2 물질과의 화합물을 포함하고, 상기 변환된 부분은, 임의의 내부 중심부 및 변환된 외부층을 포함하는, 상기 변환된 부분; 및
    상기 변환된 부분의 표면의 외부에 배치되는 코팅을 포함하는, 라멜라 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 금속 산화물; 금속; 타간트(taggant); 계면활성제; 입체 안정화제; 오르모실(ormosil); 유기 화합물; 폴리머; 염료; UV 흡수재; 항산화제; 열처리제; 및 이들의 조합의 층일 수 있는, 라멜라 입자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, Nb2O3, B2O3, WO3, AgCl-도핑된 SiO2, Y2O3-안정화된 ZrO2, 인듐 주석 산화물, VO2 및 이들의 조합물로부터 선택된 금속 산화물의 층인, 라멜라 입자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 Mo, Zn, Ni, Ag, Cr, Au, Fe, 및 이들의 조합물로부터 선택된 금속의 층인, 라멜라 입자.
  5. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 퀀텀닷(quantum dot), 무기 형광 물질, 무기 인광 물질, 유기 형광 물질, 유기 인광 물질, 미세구조체, 및 이들의 조합물로부터 선택된 타간트의 층인, 라멜라 입자.
  6. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 세제, 양성, 음이온, 비이온, 양이온, 표면 활성 폴리머, 폴리에틸렌 글리콜, 사포닌, 트라이데카플루오로옥틸트라이에톡시실란 + 테트라메틸 암모늄 수산화물, 및 이들의 조합물로부터 선택된 계면활성제의 층인, 라멜라 입자.
  7. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 폴리에틸렌 산화물, 베타-다이케톤, 탄산, 카복실산염, 아민, 테트라알킬암모늄 화합물, 유기인 화합물, 실란, 장쇄 알킬 알코올, 아릴 알코올, 폴리머 캡슐화, PEG-메타크릴산염 + 에틸헥실 메타크릴산염, 테트라-n-옥틸암모늄 브로민화물, 및 이들의 조합물로부터 선택된 입체 안정화제의 층인, 라멜라 입자.
  8. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 PDMS-SiO2, VTES-TEOS-아크릴산염, 및 이들의 조합물로부터 선택된 오르모실의 층인, 라멜라 입자.
  9. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 지방산, 다이에틸렌 글리콜, 다이아미노기능성 실란, 3-아미노프로필트라이에톡시실란, 트라이데카플루오로옥틸트라이에톡시실란, 2-퍼플루오로옥타노에이트 에틸 트라이메톡시실란, 옥타데실다이메틸 트라이메틸실릴암모늄 염화물, 및 이들의 조합물로부터 선택된 유기 화합물의 층인, 라멜라 입자.
  10. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 폴리머의 층인, 라멜라 입자.
  11. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 프탈로시아닌, 포르피린, 및 이들의 조합물로부터 선택된 염료의 층인, 라멜라 입자.
  12. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 티타니아, 산화아연, 산화 세륨, 4-메톡시신남산 및 올레산과 결합된 산화아연, 비스-에틸헥실옥시페놀 메톡시페닐 트라이아진, 비스옥트리졸, 다이에틸아미노 하이드록시벤조일 헥실 벤조에이트, 이스코트라이지놀(iscotrizinol), 에틸헥실 트라이아존, 하이드록시페닐트라이아진, 및 이들의 조합물로부터 선택된 UV 흡수재의 층인, 라멜라 입자.
  13. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 힌더드 아민 광 안정화제(hindered amine light stabilizer)로부터 선택된 항산화제의 층인, 라멜라 입자.
  14. 제2항에 있어서, 상기 코팅은 공기, 질소, 비활성 기체, 진공 어닐링, 및 이들의 조합에서 열처리된 층인, 라멜라 입자.
  15. 제1항에 따른 복수의 라멜라 입자를 포함하는, 금속성 효과 안료.
  16. 제1항에 따른 복수의 라멜라 입자를 포함하는, 자성 안료.
  17. 제1항에 따른 복수의 라멜라 입자를 포함하는, EMI 감쇠 안료.
  18. 제1항에 따른 복수의 라멜라 입자를 포함하는, 전기적으로 전도성 안료.
  19. 제1항에 따른 복수의 라멜라 입자를 포함하는, 열 전도성 안료.
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