Maailma esimene energiasäästlik värv on inspireeritud liblikatest

09. märts 2023 (Nanowerki uudised) Kesk-Florida ülikooli teadlane Debashis Chanda, UCF-i nanoteaduste tehnoloogiakeskuse professor, on ammutanud liblikatest inspiratsiooni, et luua esimene keskkonnasõbralik, suuremahuline ja mitmevärviline alternatiiv pigmendipõhistele värvainetele, mis võib aidata kaasa energiasäästu ja aidata vähendada globaalset soojenemist. Arendus avaldati aastal Teadus ettemaksed esiletoodud artiklina ("Ülikerge plasmoonne struktuurvärvi värv"). UCF-i väljatöötatud plasmoonvärv kasutab värvide loomiseks pigmentide asemel värvitute materjalide – alumiiniumi ja alumiiniumoksiidi – nanomõõtmelist struktuurset paigutust. Siin kantakse plasmoonvärvi metallist liblikate tiibadele, mis on uurimistöö inspireerinud putukas. (Pilt: UCF) „Loodusmaailma värvide ja toonide valik on hämmastav – alates värvilistest lilledest, lindudest ja liblikatest kuni veealuste olenditeni, nagu kalad ja peajalgsed,“ ütleb Chanda. "Struktuurivärv on peamine värvitekitav mehhanism mitmes äärmiselt erksas liigis, kus tavaliselt kahe värvitu materjali geomeetriline paigutus annab kõik värvid. Teisest küljest on inimese loodud pigmendiga iga olemasoleva värvi jaoks vaja uusi molekule. Selliste bioloogiliste inspiratsioonide põhjal lõi Chanda uurimisrühm plasmoonvärvi, mis kasutab värvide loomiseks pigmentide asemel värvitute materjalide - alumiiniumi ja alumiiniumoksiidi - nanomõõtmelist struktuurset paigutust. Kui pigmendivärvid reguleerivad valguse neeldumist pigmendimaterjali elektrooniliste omaduste alusel ja seetõttu vajab iga värv uut molekuli, siis struktuursed värvained kontrollivad valguse peegeldumist, hajumist või neeldumist, lähtudes puhtalt nanostruktuuride geomeetrilisest paigutusest. Sellised struktuurvärvid on keskkonnasõbralikud, kuna erinevalt praegustest pigmendipõhistest värvidest, mis kasutavad kunstlikult sünteesitud molekule, kasutavad nad ainult metalle ja oksiide. Teadlased on kombineerinud oma struktuursed värvihelbed kaubandusliku sideainega, et moodustada igat värvi kauakestvad värvid. "Tavaline värv tuhmub, kuna pigment kaotab võime footoneid absorbeerida, " ütleb Chanda. „See nähtus meid siin ei piira. Kui me värvime midagi struktuurvärviga, peaks see jääma sajandeid. Lisaks, kuna plasmoonvärv peegeldab kogu infrapunaspektrit, neelab värv vähem soojust, mille tulemusena jääb alumine pind 25–30 kraadi Fahrenheiti jahedamaks, kui see oleks tavalise kaubandusliku värviga kaetud, ütleb teadlane. „Üle 10% kogu USA elektrienergiast läheb kliimaseadmete kasutamisele, ”ütleb Chanda. "Plasoonvärvi lubatav temperatuurierinevus tooks kaasa märkimisväärse energiasäästu. Vähem elektrienergia kasutamine jahutamiseks vähendaks ka süsinikdioksiidi heitkoguseid, vähendades globaalset soojenemist. Plasmoonvärv on ka äärmiselt kerge, ütleb teadlane. Selle põhjuseks on värvi suur pindala ja paksuse suhe, mille täielik värvus saavutatakse ainult 150 nanomeetrise värvi paksuse juures, mis teeb sellest maailma kergeima värvi, ütleb Chanda. Ta ütleb, et värv on nii kerge, et Boeing 3 võib katta vaid umbes 747 naela plasmoonvärvi, mis tavaliselt vajab rohkem kui 1,000 naela tavalist värvi. Chanda ütleb, et tema huvi struktuursete värvide vastu tuleneb liblikate erksusest. "Lapsena tahtsin alati liblikat ehitada," ütleb ta.

Tulevikuuuringud

Chanda sõnul hõlmavad projekti järgmised sammud värvi energiasäästu aspektide edasist uurimist, et parandada selle elujõulisust kaubandusliku värvina. "Tavalist pigmentvärvi valmistatakse suurtes rajatistes, kus saab teha sadu galloneid värvi," ütleb ta. "Praegu on akadeemilises laboris tootmine endiselt kallis, kui me ei läbi mastaabiprotsessi." "Peame lauale tooma midagi muud, nagu mittetoksilisus, jahutav efekt, ülikerge kaal, mida teised tavalised värvid ei suuda." Chanda ütleb.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php