受到蝴蝶啟發的”等離子體塗料”可使普通塗料成為過去式
傳統塗料的顏色來自於合成顏料,這些顏料會隨著時間的推移而褪色,而且不是很環保。不過,很快就會有一個更好的替代品,那就是融合了產生色彩的納米結構的塗料。我們以前聽說過一些技術,模仿某些蝴蝶的翅膀顯示出如此鮮豔的色彩。這些翅膀放棄了天然的顏料,而採用了納米級的結構,以反射/散射和吸收環境中的白光的方式,使其看起來是鮮紅、藍色或綠色等顏色。
這些金屬蝴蝶藝術品各有一層受蝴蝶啟發的等離子體塗料
在Debashis Chanda教授的領導下,中佛羅里達大學的科學家們在一種實驗性的”等離子體塗料”中復制了這種現象。
除了一種商業粘合劑液體(一種聚合物樹脂和異丙醇),它包含了微小的鏡面鋁片,這些鋁片被塗在更微小的氧化鋁顆粒上。根據這些納米顆粒的大小和間距,這些薄片看起來是青色、品紅色或黃色。通過以不同比例混合不同原色的薄片,可以產生各種塗料色調。
據Chanda稱,與目前在傳統油漆中使用的合成顏料相比,油漆中使用的鋁對環境的危害要小得多。此外,雖然這些顏料隨著時間的推移會逐漸失去吸收光子的能力–導致外觀變暗–但納米結構的薄片應該可以無限期地產生同樣的亮麗色彩。
更重要的是,由於其較大的面積-厚度比,只需要很少的等離子體塗料就能有效地塗抹在表面上。例如,該大學表示,只需要大約3磅(1.4公斤)的塗料就可以為一架747巨型噴氣機塗上一層,而要完成同樣的工作,則需要超過1000磅(454公斤)的傳統塗料。這正式使質子塗料成為世界上最輕的塗料。
最後,由於該塗料反射整個紅外光譜,它吸收的熱量非常少。因此,據說底層表面比塗有相同顏色的傳統塗料時保持25至30 ºF(14至17 ºC)的溫度。
Chanda說:”在美國,超過10%的總電力用於空調的使用”質子塗料所承諾的溫度差異將導致顯著的能源節約。使用更少的電力進行冷卻也將減少二氧化碳的排放,減輕全球變暖。”
目前,實驗室生產的質子塗料比大規模生產的顏料塗料的製造成本更高。希望一旦該技術被擴大到商業生產水平,情況將不再如此。
這項研究在最近發表於《科學進展》雜誌的一篇論文中進行了描述。