Verdens første energisparende maling er inspirert av sommerfugler

09. mars 2023 (Nanowerk Nyheter) University of Central Florida-forsker Debashis Chanda, professor ved UCFs NanoScience Technology Center, har hentet inspirasjon fra sommerfugler for å lage det første miljøvennlige, storskala og flerfargede alternativet til pigmentbaserte fargestoffer, som kan bidra til energisparende innsats og bidra til å redusere global oppvarming. Utviklingen ble publisert i Vitenskap Fremskritt som en omtalt artikkel ("Ultralett plasmonisk strukturell fargemaling"). Den UCF-utviklede plasmoniske malingen bruker nanoskala strukturelle arrangement av fargeløse materialer - aluminium og aluminiumoksid - i stedet for pigmenter for å lage farger. Her påføres plasmonisk maling på vingene til metallsommerfugler, insektet som inspirerte forskningen. (Bilde: UCF) "Utvalget av farger og nyanser i den naturlige verden er forbløffende - fra fargerike blomster, fugler og sommerfugler til undervannsskapninger som fisk og blekksprut," sier Chanda. "Strukturell farge fungerer som den primære fargegenererende mekanismen i flere ekstremt levende arter der geometrisk arrangement av typisk to fargeløse materialer produserer alle farger. På den annen side, med menneskeskapt pigment, trengs nye molekyler for hver farge som er tilstede.» Basert på slike bioinspirasjoner, innoverte Chandas forskningsgruppe en plasmonisk maling, som bruker nanoskala strukturelle arrangement av fargeløse materialer - aluminium og aluminiumoksid - i stedet for pigmenter for å lage farger. Mens pigmentfargestoffer kontrollerer lysabsorpsjon basert på den elektroniske egenskapen til pigmentmaterialet, og derfor trenger hver farge et nytt molekyl, kontrollerer strukturelle fargestoffer måten lys reflekteres, spres eller absorberes basert utelukkende på det geometriske arrangementet av nanostrukturer. Slike strukturelle farger er miljøvennlige da de kun bruker metaller og oksider, i motsetning til nåværende pigmentbaserte farger som bruker kunstig syntetiserte molekyler. Forskerne har kombinert sine strukturelle fargeflak med et kommersielt bindemiddel for å danne langtidsholdbare malinger i alle farger. "Normal farge blekner fordi pigment mister sin evne til å absorbere fotoner," sier Chanda. «Her er vi ikke begrenset av det fenomenet. Når vi maler noe med strukturell farge, bør det holde seg i århundrer.» I tillegg, fordi plasmonisk maling reflekterer hele det infrarøde spekteret, absorberes mindre varme av malingen, noe som resulterer i at den underliggende overflaten forblir 25 til 30 grader Fahrenheit kjøligere enn den ville gjort hvis den var dekket med standard kommersiell maling, sier forskeren. "Over 10% av total elektrisitet i USA går mot bruk av klimaanlegg, sier Chanda. "Temperaturforskjellen plasmonisk maling lover ville føre til betydelige energibesparelser. Å bruke mindre elektrisitet til kjøling vil også redusere utslippene av karbondioksid, og redusere den globale oppvarmingen." Plasmonisk maling er også ekstremt lett, sier forskeren. Dette skyldes malingens store forhold mellom areal og tykkelse, med full farge oppnådd ved en malingstykkelse på bare 150 nanometer, noe som gjør den til den letteste malingen i verden, sier Chanda. Malingen er så lett at bare rundt 3 pund plasmonisk maling kan dekke en Boeing 747, som normalt krever mer enn 1,000 pund konvensjonell maling, sier han. Chanda sier at hans interesse for strukturelle farger stammer fra sommerfuglenes liv. "Som barn ønsket jeg alltid å bygge en sommerfugl," sier han.

Fremtidig forskning

Chanda sier at de neste trinnene i prosjektet inkluderer ytterligere utforskning av malingens energisparende aspekter for å forbedre dens levedyktighet som kommersiell maling. "Den konvensjonelle pigmentmalingen er laget i store anlegg hvor de kan lage hundrevis av liter maling," sier han. "I dette øyeblikket, med mindre vi går gjennom oppskaleringsprosessen, er det fortsatt dyrt å produsere på et akademisk laboratorium." "Vi må bringe noe annet som giftfri, kjøleeffekt, ultralett vekt, til bordet som andre konvensjonelle malinger ikke kan." sier Chanda.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php