신기술: 의류 방직품에 응용하여 자체 발광을 실현할 수 있는 신형 재료

곤충과 동물은 스스로 빛난다:

많은 곤충과 동물은 스스로 빛을 발할 수 있는데, 이런 현상을 생물 발광이라고 부른다.생물발광의 원리는 생물체내에서 특정한 화학반응을 일으켜 에네르기를 방출함으로써 고정구조중의 발광분자를 자극하여 광복사를 산생하는것이다.이런 발광 분자는 보통 일부 단백질로 형광소라고 불린다.형광소는 일련의 효소 촉매 작용을 통해 자극 상태의 물질로 전환되는데, 이러한 물질은 자극 에너지를 잃은 후 방출된 에너지가 형광을 형성한다.

반딧불이는 가장 유명한 육생 발광 생물 중의 하나로, 그들의 발광 능력은 주로 복부의 특화 발광기에서 비롯된다.이 발광기는 겉으로 보기에는 은회색의 투명 박막으로 보이지만, 실제로는 발광층, 투명층, 반사층을 포함한다.박막 안에는 수천 개의 발광 세포가 있고, 주위에는 많은 미소한 기관지와 섬세한 신경 분지가 빽빽이 널려 있다.발광세포에는 형광소와 형광소효소가 포함되는데 산소가 기관을 통해 세포로 들어가면 형광소효소의 작용하에 형광소가 활성화되여 산소와 화합되면 반딧불이의 복부에서 나오는 빛을 볼수 있다.

반딧불이는 호흡 리듬을 통해 산소의 유입량을 조절하면 밝았다 어두웠다 하는 섬광을 형성할 수 있다.이런 빛은 일종의"랭광"이다. 왜냐하면 발광과정에 열발생이 거의 없고 에네르기효률이 아주 높기때문이다.

반딧불뿐만 아니라 심해의 많은 생물들도 빛을 발할 수 있는데, 예를 들면 어떤 어류, 해파리, 산호, 조개류, 웜 등이다.이들 생물은 빛의 색깔이 다르다. 대부분 청색광이나 녹색광을 발사하고 소수는 황색광이나 홍색을 발사한다.생물발광은 생물계에서 다음과 같은 여러가지 생물학적의의를 갖고있지만 여기에는 국한되지 않는다.

1. 짝짓기 신호: 많은 종들이 특정한 발광 패턴을 통해 이성을 끌어들여 번식을 완성한다.

2. 경계와 방어: 일부 생물은 빛을 통해 잠재적인 포식자에게 경고하거나 다른 종의 발광 패턴을 모방하여 포식자를 혼동한다.

3.포식: 어떤 생물은 빛을 이용하여 사냥감을 끌어들이거나 포식할 때 조명을 제공한다.

4.교류: 일부 생물은 빛을 통해 종내 교류를 하고 정보를 전달한다.

생체발광은 자연현상일 뿐만 아니라 암 연구, 유전자 발현 분석, 단백질 상호작용 연구 등 과학 연구와 의학 분야에서도 광범위하게 응용되고 있다.

포유류 자체 발광:

포유동물에서 자광하는 현상은 곤충이나 심해생물에서처럼 흔히 볼수 있는것은 아니지만 확실히 일부 례외가 존재한다.포유동물의 모피는 특정 조건에서 빛을 발할 수 있는데, 이런 발광 현상을 광발광이라고 한다.광학 발광은 포유류의 모피와 같은 재료가 빛 (일반적으로 자외선) 을 받으면 빛을 흡수하고 나중에 가시광선 형태로 에너지를 다시 발사하는 물리적 과정입니다.

모든 포유동물의 모피는 각단백질의 존재로 인해 낮은 수준의 광발광을 가질 수 있지만, 모피에 높은 농도의 트립토판이나 포르민이 함유되어 있다면 자외선을 받으면 모피의 발광이 더욱 뚜렷해질 수 있다.이런 현상은 일부 야행성 포유동물에서 더욱 흔히 볼 수 있다. 왜냐하면 그들의 생활 습성 때문에 그들은 야간 환경에 더 많이 노출되고, 이러한 환경은 더 많은 자외선 광원을 포함할 수 있기 때문이다.

이밖에 일부 포유동물은 공생관계를 통해 빛을 발할수 있다.예를 들어, 일부 심해 어류는 공생 박테리아를 이용하여 빛을 생성하여 사냥감을 끌어들이거나 다른 생물 발광 행위를 한다.이것은 포유류 자체의 생물 발광은 아니지만, 다른 생물에서 생물 발광의 적응성을 보여준다.

전반적으로 포유동물의 자발광 현상은 상대적으로 적지만 특정 조건에서나 공생 관계를 통해 일부 포유동물은 확실히 빛을 발할 수 있다.이런 현상은 과학 연구에서 잠재적인 응용 가치가 있다. 예를 들어 생물의학 연구에서 생물 발광은 암세포를 추적하거나 생물 분자의 상호작용을 연구하는 데 사용될 수 있다.

인간의 몸은 스스로 빛난다:

인간의 몸은 확실히 미약한 빛을 낼 수 있는데, 이런 빛을 인체의 휘광이라고 부른다.과학연구에 따르면 인체의 휘광은 생물시계와 관련되는데 그 강도는 하루내에 기복파동이 있는데 가장 약할 때는 보통 오전 10시이고 가장 강할 때는 오후 4시이며 그후 점차 약해진다.이런 발광 현상은 인체의 대사 리듬이 하루 중 변동하는 상황과 관련이 있을 수 있다.얼굴은 신체의 다른 부위보다 더 많은 빛을 발한다. 얼굴이 더 많은 햇빛을 받았기 때문인지 피부색의 멜라닌은 형광 성분이 있어 빛의'생산량'을 증가시킬 수 있다.

인체의 세포발광은 세포의 활성산소자유기가 세포에서 운동한 결과로 세포의 산화기능과 활성을 구현한다.그러므로 사람의 세포발광의 강약은 인체의 건강상태와 아주 큰 관계가 있다.그러나 이 빛은 매우 미약하여 일반적으로 육안으로 직접 관찰 될 수 없으며 특별한 장비를 사용하여 감지해야합니다.

옷 자체발광:

옷을 스스로 빛나게 하는 방법에 대해 현재 과학자들은 이미 지능전자직물을 연구개발해냈는데 이런 직물은 대면적의 디스플레이로 될수 있으며 부동한 디지털신호입력에 따라 다원화된 내용을 나타낼수 있다.이런 전자 방직품은 설계 방면에서 전도성 위사와 발광 경사 섬유를 한데 교차시켜 위사와 경사의 접촉점에서 마이크로미터급의 전기 발광 단위를 형성한다.이 직물은 뛰어난 신축성, 통기성, 내구성을 보여주며 대면적의 디스플레이로도 활용할 수 있다.가해지는 전류를 변경함으로써 전기 발광 유닛의 밝기를 정확하게 조정하여 동적 디스플레이 효과를 실현할 수 있다.

이밖에 복단대학의 연구팀은 또 일종의 전유연성직물표시시스템을 연구해냈는데 이런 시스템은 표시부품의 제조와 직물편직과정을 융합시켜 신형의 유연성표시직물을 창조할수 있다.이런 직물은 빛을 발할 수 있을 뿐만 아니라 키보드와 전원과 같은 다양한 전자 기능을 실현할 수 있어 스마트 전자 방직품의 발전에 새로운 가능성을 제공했다.

외부 전원 공급 장치에 의존하지 않고 스스로 빛나는 옷:

현재 과학자들은 외부 전원에 의존하지 않고 자체 발광을 할 수 있는 새로운 스마트 섬유를 개발했다.이런 섬유의 작업원리는"인체결합"의 에너지상호작용메커니즘에 기초한것으로서 환경중의 전자기에네르기를 리용하여 인체를 도체로 하여 이런 에네르기를 섬유에 전달하여 발광을 실현할수 있다.

이 스마트 섬유는 감지 교차 전자장의 섬유 안테나, 전자기 에너지 결합 용량을 높이는 개전층 및 전장의 민감한 발광층을 포함한 3 층 칼집 구조를 가지고 있습니다.이들 원자재는 모두 시중에서 흔히 볼 수 있는 것으로 원가가 낮고 성숙한 공예를 이용해 섬유와 직물의 가공이 모두 양산 조건을 갖출 수 있다.

이런 섬유로 짜여진 방직품을 사용하면 칩과 전지에 의존하지 않고 발광디스플레이, 터치 등 인간과 컴퓨터의 상호작용기능을 실현할수 있다.

이는 하드웨어구조를 간소화할뿐만아니라 지능방직품도 전통적인 전지와 칩의 속박에서 벗어나 진정한 무선지능화를 실현하게 했다.

이밖에 이런 섬유는 또 에네르기수집, 정보감지와 전송 등 기능을 갖고있어 무선지령전송 등 기능을 실현할수 있다.인체와 접촉할 때, 그것은 발광을 통해 시각화된 센싱, 인터렉션 심지어 하이라이트 조명을 진행할 수 있으며, 동시에 인체의 다른 자세 동작에 독특한 무선 신호를 생성할 수 있으며, 나아가 스마트 가전 등 전자 제품에 대해 무선 원격 조종을 진행할 수 있다.

이 기술의 응용 전망은 매우 광범위하다. 의류, 복식, 포예 장식 등 일용 방직품에 활용할 수 있고 스마트 방직품에 새로운 디자인 공간을 제공하여 전자 제품이 일상생활에서 광범위하게 활용되도록 추진하는 데 도움이 된다.