화학자들이 새로운 파란색을 개발했다.
미네랄 색소는 지금까지 알려진 것보다 환경친화적이며 저렴하다. 

▲ 뉴 블루 : 코발트 블루보다 독성이 적지만 색상이 강렬하다. © Oregon State University

화학자들이 일반적인 코발트 블루보다 우수한 색소를 만들었다.
미네랄 *히보나이트를 기본으로 하는 안료는 진한 파란색 음영을 나타내지만 단지 4% 코발트 질량으로 구성된다. 연구원들이 보고한 바와 같이 코발트 블루보다 훨씬 환경친화적이며 저렴하다. 새로운 안료는 근적외선을 반사하므로 에너지 절약형 열반사 코팅에 사용될 수 있다.
* 히보나이트
화학식 : (Ca, Ce)(Al, Ti, Mg)12O19,
색, 광택 : 갈흑색~흑색, 적갈색
산지 : 마다가스카르, 러시아, 탄자니아

푸른색은 수천 년 동안 인류를 매료시켰다.
왜냐하면 이 색의 색소는 본질적으로 매우 드물기 때문이다. 이미 6,200년 전에 안데스 주민들은 식물성 염료 인디고로 직물을 염색했다. 고대 이집트인들은 5,000년 전에 첫 인공 블루를 만들었다. 이 오래된 안료는 최근 이 색소가 잠재적인 나노물질이라는 사실이 밝혀졌기 때문에 연구자들의 관심을 다시 불러일으켰다.

미네랄 안료는 오늘날에도 여전히 코발트블루(CoAl2O4)의 형태로 청색에 사용된다.
이 중 3분의 1은 코발트(코발트)인데, 이는 비싸고 환경적으로 유해하며 발암성 요소다.
연구원들은 오랫동안 대안을 찾고 있었다.

출발점으로서의 천연 미네랄

오리건 주립대학(Oregon State University)의 브렛 듀엘(Brett Duell)이 이끄는 화학자들은 획기적인 성과를 거두었다. 이들은 일반적인 코발트블루보다 더 푸른, 더 싸고 더 낮은 코발트의 미네랄 블루안료를 생산했다. 새로운 안료는 천연의 연한 파란색 미네랄 히보나이트를 기본으로 한다. 칼슘 및 알루미늄 원소로 만든 결정 산화물, 티타늄 또는 마그네슘도 포함될 수 있다. 히보나이트는 코발트블루가 기반으로하는 미네랄과 유사한 육각형 결정 구조를 가지므로 유사한 광학적 특성을 나타낸다.

푸른 색조의 전체 범위

안료를 생산하기 위해 연구자들은 히보나이트에 포함된 알루미늄을 다양한 비율의 니켈, 티타늄 또는 코발트로 대체했다. 이것은 500에서 675nm(나노미터) 범위의 파장을 강하게 흡수하지만 청색 파장 범위의 빛을 반사하는 물질을 제공했다. 이렇게 하면 파란색으로 나타난다. 결과적으로 강도가 다른 모든 범위의 청색 안료가 생성된다.
Duell은 “색상 강도는 시중에서 구할 수 있는 코발트블루와 같은 색상과 상당히 비슷하다.”고 말한다.
코발트 농도를 변경함으로써 연구원들은 체계적으로 색상 강도를 변경하고 일부는 붉은 색조를 가진 파란색의 다른 색조를 얻을 수 있었다.

컬러 층은 열을 반사

새로운 물질은 코발트 중량이 4%밖에 되지 않는다.
이것은 코발트 33% 중량을 함유하는 코발트블루보다 훨씬 저렴하고 독성이 적다.
유기 색소와 달리, 히보나이트계 안료는 강산성 또는 염기성 환경에서도 안정적이고 내구성이 있다.

“근적외선을 매우 강하게 흡수하기 때문에 에너지 절약형, 열 반사 코팅 용 재료를 사용할 수도 있다. 이 영역의 반사율은 다른 염료에 비해 최대 125% 증가했으며 동일한 색의 강도를 가진다.”고 Duell의 동료 수브라마니안(Subramanian)이라고 설명했다..

(doi : http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b0325)

출처 : American Chemical Society

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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