Cat Hemat Energi Pertama di Dunia Terinspirasi Oleh Kupu-Kupu

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

09 Mar 2023 (Berita Nanowerk) Peneliti University of Central Florida Debashis Chanda, seorang profesor di UCF's NanoScience Technology Center, telah menarik inspirasi dari kupu-kupu untuk menciptakan alternatif ramah lingkungan, skala besar dan multiwarna pertama untuk pewarna berbasis pigmen, yang dapat berkontribusi pada upaya penghematan energi dan membantu mengurangi pemanasan global. Perkembangan tersebut dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan sebagai artikel unggulan (“Cat warna struktural plasmonic ultralight”). model kupu-kupu di atas rumput

Cat plasmonik yang dikembangkan UCF menggunakan susunan struktural berskala nano dari bahan tak berwarna — aluminium dan aluminium oksida — alih-alih pigmen untuk menciptakan warna. Di sini cat plasmonik diaplikasikan pada sayap kupu-kupu logam, serangga yang menginspirasi penelitian. (Gambar: UCF) “Berbagai warna dan rona di alam sangat mencengangkan - mulai dari bunga berwarna-warni, burung, dan kupu-kupu hingga makhluk bawah air seperti ikan dan cephalopoda,” kata Chanda. “Warna struktural berfungsi sebagai mekanisme penghasil warna utama pada beberapa spesies yang sangat jelas di mana susunan geometris dari dua bahan tak berwarna menghasilkan semua warna. Di sisi lain, dengan pigmen buatan manusia, molekul baru dibutuhkan untuk setiap warna yang ada.” Berdasarkan bio-inspirasi semacam itu, kelompok penelitian Chanda menginovasi cat plasmonic, yang memanfaatkan susunan struktural berskala nano dari bahan tak berwarna — aluminium dan aluminium oksida — alih-alih pigmen untuk menciptakan warna. Sementara pewarna pigmen mengontrol penyerapan cahaya berdasarkan sifat elektronik dari bahan pigmen dan karenanya setiap warna membutuhkan molekul baru, pewarna struktural mengontrol cara cahaya dipantulkan, disebarkan atau diserap berdasarkan susunan geometris struktur nano. Warna struktural seperti itu ramah lingkungan karena hanya menggunakan logam dan oksida, tidak seperti warna berbasis pigmen saat ini yang menggunakan molekul yang disintesis secara artifisial. Para peneliti telah menggabungkan serpihan warna struktural mereka dengan pengikat komersial untuk membentuk cat tahan lama dari semua warna. “Warna normal memudar karena pigmen kehilangan kemampuannya untuk menyerap foton,” kata Chanda. “Di sini, kita tidak dibatasi oleh fenomena itu. Begitu kita melukis sesuatu dengan warna struktural, itu akan bertahan selama berabad-abad. Selain itu, karena cat plasmonic memantulkan seluruh spektrum inframerah, lebih sedikit panas yang diserap oleh cat, sehingga permukaan di bawahnya tetap 25 hingga 30 derajat Fahrenheit lebih dingin daripada jika ditutupi dengan cat komersial standar, kata peneliti. “Lebih dari 10% dari total listrik di AS mengarah ke penggunaan AC, ”kata Chanda. “Perbedaan suhu yang dijanjikan cat plasmonic akan menghasilkan penghematan energi yang signifikan. Menggunakan lebih sedikit listrik untuk pendinginan juga akan mengurangi emisi karbon dioksida, mengurangi pemanasan global.” Cat Plasmonic juga sangat ringan, kata peneliti. Hal ini disebabkan rasio area-ke-ketebalan cat yang besar, dengan pewarnaan penuh dicapai pada ketebalan cat hanya 150 nanometer, menjadikannya cat paling ringan di dunia, kata Chanda. Catnya sangat ringan sehingga hanya sekitar 3 pon cat plasmonic yang dapat menutupi sebuah Boeing 747, yang biasanya membutuhkan lebih dari 1,000 pon cat konvensional, katanya. Chanda mengatakan minatnya pada warna struktural berasal dari semangat kupu-kupu. “Sebagai seorang anak, saya selalu ingin membuat kupu-kupu,” katanya.

Penelitian Masa Depan

Chanda mengatakan langkah selanjutnya dari proyek ini termasuk eksplorasi lebih lanjut dari aspek hemat energi cat untuk meningkatkan kelangsungan hidupnya sebagai cat komersial. “Cat pigmen konvensional dibuat di fasilitas besar yang dapat menghasilkan ratusan galon cat,” katanya. “Saat ini, kecuali kita melalui proses peningkatan, masih mahal untuk diproduksi di laboratorium akademik.” “Kita perlu membawa sesuatu yang berbeda seperti, non-toksisitas, efek pendinginan, berat ultraringan, ke meja yang tidak bisa dilakukan oleh cat konvensional lainnya.” kata Chanda.