A világ első energiatakarékos festékét a pillangók ihlették

A világ első energiatakarékos festékét a pillangók ihlették

Időbélyeg: 9. március 2023. 4:25
Forrás csomópont: 2001727
09. március 2023. (Nanowerk News) A Közép-Floridai Egyetem kutatója, Debashis Chanda, az UCF NanoScience Technológiai Központjának professzora a pillangókból merített ihletet a pigment alapú színezékek első környezetbarát, nagyszabású és többszínű alternatívájának megalkotásához, amely hozzájárulhat az energiatakarékossági erőfeszítésekhez és a segít csökkenteni a globális felmelegedést. A fejlesztést ben tették közzé Tudomány előlegek kiemelt cikkként („Ultrakönnyű plazmonikus szerkezeti színes festék”). modell pillangók a fűben Az UCF által kifejlesztett plazmonfesték színtelen anyagok – alumínium és alumínium-oxid – nanoméretű szerkezeti elrendezését használja pigmentek helyett a színek létrehozásához. Itt a plazmonfestéket fémlepkék szárnyaira visszük fel, a kutatást inspiráló rovarra. (Kép: UCF) „A színek és árnyalatok skálája a természetben elképesztő – a színes virágoktól, madaraktól és lepkéktől a víz alatti lényekig, például halakig és lábasfejűekig” – mondja Chanda. „A strukturális színek az elsődleges színképző mechanizmusként szolgálnak számos rendkívül élénk fajnál, ahol jellemzően két színtelen anyag geometriai elrendezése hozza létre az összes színt. Másrészt az ember alkotta pigmenttel minden jelenlévő színhez új molekulákra van szükség.” A Chanda kutatócsoportja ilyen bioinspirációk alapján újított meg egy plazmonfestéket, amely színtelen anyagok – alumínium és alumínium-oxid – nanoméretű szerkezeti elrendezését használja pigmentek helyett a színek létrehozásához. Míg a pigmentfestékek a pigmentanyag elektronikus tulajdonságai alapján szabályozzák a fényelnyelést, ezért minden színnek új molekulára van szüksége, addig a strukturális színezékek a fény visszaverődését, szórását vagy elnyelését szabályozzák pusztán a nanostruktúrák geometriai elrendezése alapján. Az ilyen szerkezeti színezékek környezetbarátak, mivel csak fémeket és oxidokat használnak, ellentétben a jelenlegi pigment alapú színezékekkel, amelyek mesterségesen szintetizált molekulákat használnak. A kutatók strukturális színpelyheiket egy kereskedelmi kötőanyaggal kombinálták, hogy minden színű, tartós festéket alkossanak. "A normál szín elhalványul, mert a pigment elveszíti a fotonok elnyelő képességét" - mondja Chanda. „Itt nem korlátoz minket ez a jelenség. Ha egyszer lefestünk valamit szerkezeti színnel, annak évszázadokig meg kell maradnia.” Ezen túlmenően, mivel a plazmonfesték a teljes infravörös spektrumot visszaveri, a festék kevesebb hőt nyel el, ami azt eredményezi, hogy az alsó felület 25-30 Fahrenheit-fokkal hűvösebb marad, mint ha hagyományos, kereskedelmi forgalomban kapható festékkel fednék be, mondja a kutató. „Az Egyesült Államokban a teljes villamos energia több mint 10%-a a légkondicionáló használatára irányul” – mondja Chanda. „A plazmonfesték által ígért hőmérséklet-különbség jelentős energiamegtakarítást eredményezne. Ha kevesebb áramot használunk hűtésre, az csökkentené a szén-dioxid-kibocsátást, és csökkentené a globális felmelegedést.” A plazmonfesték rendkívül könnyű is – mondja a kutató. Ez a festék nagy terület/vastagság arányának köszönhető, mivel a teljes színezést mindössze 150 nanométeres festékvastagságnál lehet elérni, így ez a világ legkönnyebb festéke, mondja Chanda. A festék olyan könnyű, hogy csak körülbelül 3 kilogramm plazmonfesték fedhet le egy Boeing 747-est, amihez általában több mint 1,000 font hagyományos festékre van szükség. Chanda szerint a szerkezeti színek iránti érdeklődése a pillangók élénkségéből fakad. „Gyerekkoromban mindig is szerettem volna pillangót építeni” – mondja.

Jövő kutatás

Chanda szerint a projekt következő lépései közé tartozik a festék energiatakarékossági szempontjainak további feltárása annak érdekében, hogy javítsa kereskedelmi festékként való életképességét. „A hagyományos pigmentfestéket nagy létesítményekben készítik, ahol több száz gallon festéket tudnak készíteni” – mondja. „Jelenleg, hacsak nem megyünk keresztül a méretnövelési folyamaton, még mindig drága egy akadémiai laborban előállítani.” „Valami mást kell hoznunk az asztalra, mint például a nem mérgező hatás, a hűsítő hatás, az ultrakönnyű súly, amit más hagyományos festékek nem tudnak.” Chanda mondja.

Időbélyeg:

Még több Nanowerk