U of T 공과대학 교수의 스타트업이 태양열 제조를 위한 연방 자금 지원을 받음

완벽한 창: 그것이 ECE 교수의 목표입니다나지르 케라니그리고 스타트업 3E Nano Inc.의 그의 동료들.

완벽한 창문의 한 가지 측면은 주거용 및 상업용 창문의 단열 성능을 두 배 이상 높일 수 있는 나노-박형 창문 코팅입니다. 해당 기술은 2월 말 발표된 Sustainable Development Technology Canada의 연방 자금 500만 달러 덕분에 현재 상용화 단계에 진입했습니다.

2015년 3E Nano를 공동 창립한 Kherani는 “창문은 어떤 건물에서든 가장 약한 에너지 연결고리입니다.”라고 말합니다. “겨울철에는 열이 빠져나가고 여름에는 시원하고 통풍이 잘 되는 공간으로 열이 들어가는 것을 생각해 보세요.

“열 흐름에 대한 창문의 저항은 열이 건물 안으로 유입되거나 건물 밖으로 빠져나가는 것을 방지하는 능력인 R-값으로 측정됩니다. 현재 3E Nano 창(프로토타입 및 사전 알파 배포)은 R8 이상을 평가합니다. 이는 R 값이 단일 창의 R1부터 이중 창인 R3까지의 범위에 있는 평균 창과 현저하게 비교됩니다.”

3E Nano는 어떻게 이러한 혁신을 이룰 수 있었나요? 가장 간단한 구성에서 3E Nano 코팅은 두 개의 사파이어 같은 나노박막 사이에 끼워진 나노박막 금속막으로 구성됩니다. 이 3층 유전체-금속-유전체 스택은 특정 파장의 빛에는 불투명하지만 다른 파장에는 불투명합니다. 결과적으로 코팅은 태양광 스펙트럼의 세 부분(가시광선, 근주파 적외선, 중주파 적외선)에 걸쳐 건물에 들어오고 나가는 빛의 흐름을 제어할 수 있습니다.

태양 전체 에너지의 거의 절반을 차지하는 근적외선과 중적외선은 모두 반사될 수 있습니다. 이는 태양열이 실내로 침투하는 것을 방지하는 동시에 건물 내부의 실내 열(즉, 중적외선)이 창문을 통해 빠져나가는 것을 방지하여 낮은 방사율을 달성합니다. 동시에 자연 가시광선이 창문을 통해 실내로 유입되므로 인공 실내 조명의 필요성이 줄어듭니다.

Kherani는 3E Nano의 코팅이 주류 제품이 될 준비가 되어 있다고 믿습니다. 그는 3E Nano 팀의 업계 경험이 연구의 중요한 전환점이라고 생각합니다.

“지구에 풍부한 알루미늄과 질소를 결합하면 광학적, 구조적 특성이 사파이어와 유사한 코팅 재료가 탄생합니다.”라고 그는 말합니다. "사파이어 같은 구조의 안정성과 다기능 특성은 저비용, 대량 제조에 적합합니다."

본질적으로 코팅은 나노 얇지만 강한 1차원 구조입니다. 이는 진공 시스템에서 아르곤 원자를 알루미늄 타겟에 던져 당구공처럼 알루미늄 원자를 경량 폴리머 기판에 두드리는 프로세스인 스퍼터 증착에 의해 적용됩니다.

질소 가스를 첨가한 후 발생하는 화학 반응은 두께가 수십 나노미터(머리카락 두께의 약 1/1000)인 무색 사파이어 같은 필름을 형성합니다. 이는 나노 얇은 은층과 적절하게 결합되어 광학적 및 전기적 특성에 맞게 조정될 수 있는 견고한 코팅을 생성합니다.

Kherani와 그의 팀은 완벽한 창문의 다른 측면을 메타물질 구조화부터 건물 내 이상적인 온도와 일광을 유지하는 동적 시스템에 이르는 통합 기능으로 구상합니다.

"연구실에서 우리는 낮은 방출량과 태양광 제어 특성을 유지하면서도 통신에 중요한 기가헤르츠 범위에서 높은 투명성을 갖는 메타물질을 만들었습니다. 이는 거의 보이지 않는 육각형 벌집 패턴으로 자연에서 영감을 얻은 것입니다."라고 Kherani는 말합니다.

"Kherani 교수는 확장 가능한 지속 가능성 솔루션에 주목하고 있습니다."라고 ECE 석좌 교수는 말합니다.디파 쿤두르 . "그의 스타트업 3E Nano는 업계가 어떻게 연구를 형성하고 지도할 수 있는지 보여주는 빛나는 예이며, 그는 3E Nano에게 녹색 시장에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 모든 기회를 주었습니다."

Kundur는 또한 U of T가 최근 글로벌 혁신을 위한 상위 10대 연구 기관으로 선정된 것은 Kherani와 같은 연구자 덕분이라고 지적합니다.