A primeira tinta economizadora de energia do mundo é inspirada em borboletas

09 de março de 2023 (Notícias do Nanowerk) Debashis Chanda, pesquisador da Universidade da Flórida Central, professor do Centro de Tecnologia de Nanociências da UCF, inspirou-se nas borboletas para criar a primeira alternativa ecológica, em larga escala e multicolorida para corantes à base de pigmentos, que pode contribuir para os esforços de economia de energia e ajudar a reduzir o aquecimento global. O desenvolvimento foi publicado em Os avanços da ciência como um artigo de destaque (“Tinta de cor estrutural plasmônica ultraleve”). A tinta plasmônica desenvolvida pela UCF usa arranjo estrutural em nanoescala de materiais incolores – alumínio e óxido de alumínio – em vez de pigmentos para criar cores. Aqui a tinta plasmônica é aplicada nas asas de borboletas de metal, o inseto que inspirou a pesquisa. (Imagem: UCF) “A variedade de cores e matizes no mundo natural é surpreendente – de flores coloridas, pássaros e borboletas a criaturas subaquáticas como peixes e cefalópodes”, diz Chanda. “A cor estrutural serve como mecanismo primário de geração de cores em várias espécies extremamente vívidas, onde o arranjo geométrico de dois materiais tipicamente incolores produz todas as cores. Por outro lado, com o pigmento feito pelo homem, novas moléculas são necessárias para cada cor presente.” Com base nessas bioinspirações, o grupo de pesquisa de Chanda inovou com uma tinta plasmônica, que utiliza um arranjo estrutural em nanoescala de materiais incolores – alumínio e óxido de alumínio – em vez de pigmentos para criar cores. Enquanto os corantes de pigmento controlam a absorção de luz com base na propriedade eletrônica do material do pigmento e, portanto, cada cor precisa de uma nova molécula, os corantes estruturais controlam a maneira como a luz é refletida, espalhada ou absorvida com base puramente no arranjo geométrico das nanoestruturas. Essas cores estruturais são ecologicamente corretas, pois usam apenas metais e óxidos, ao contrário das cores atuais baseadas em pigmentos que usam moléculas sintetizadas artificialmente. Os pesquisadores combinaram seus flocos de cores estruturais com um aglutinante comercial para formar tintas duradouras de todas as cores. “A cor normal desbota porque o pigmento perde sua capacidade de absorver fótons”, diz Chanda. “Aqui, não estamos limitados por esse fenômeno. Uma vez que pintamos algo com cor estrutural, deve permanecer por séculos.” Além disso, como a tinta plasmônica reflete todo o espectro infravermelho, menos calor é absorvido pela tinta, resultando na superfície inferior ficando 25 a 30 graus Fahrenheit mais fria do que se fosse coberta com tinta comercial padrão, diz o pesquisador. “Mais de 10% da eletricidade total nos EUA vai para o uso do ar condicionado”, diz Chanda. “A diferença de temperatura que a pintura plasmônica promete levaria a uma economia significativa de energia. Usar menos eletricidade para resfriamento também reduziria as emissões de dióxido de carbono, diminuindo o aquecimento global”. A tinta plasmônica também é extremamente leve, diz o pesquisador. Isso se deve à grande relação área/espessura da tinta, com coloração total alcançada com uma espessura de tinta de apenas 150 nanômetros, tornando-a a tinta mais leve do mundo, diz Chanda. A tinta é tão leve que apenas cerca de 3 libras de tinta plasmônica poderiam cobrir um Boeing 747, que normalmente requer mais de 1,000 libras de tinta convencional, diz ele. Chanda diz que seu interesse em cores estruturais vem da vibração das borboletas. “Quando criança, sempre quis construir uma borboleta”, diz ele.

Pesquisa Futura

Chanda diz que os próximos passos do projeto incluem uma maior exploração dos aspectos de economia de energia da tinta para melhorar sua viabilidade como tinta comercial. “A tinta pigmentada convencional é feita em grandes instalações onde podem produzir centenas de galões de tinta”, diz ele. “Neste momento, a menos que passemos pelo processo de aumento de escala, ainda é caro produzir em um laboratório acadêmico.” “Precisamos trazer algo diferente, como não toxicidade, efeito de resfriamento, peso ultraleve, para a mesa que outras tintas convencionais não podem.” Chanda diz.

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php