Первая в мире энергосберегающая краска вдохновлена ​​бабочками

09 марта 2023 г. (Новости Наноуэрк) Исследователь из Университета Центральной Флориды Дебашис Чанда, профессор Технологического центра нанонауки UCF, черпал вдохновение у бабочек для создания первой экологически чистой, крупномасштабной и многоцветной альтернативы красителям на основе пигментов, которая может способствовать энергосбережению и помочь уменьшить глобальное потепление. Разработка была опубликована в Наука развивается как тематическая статья («Сверхлегкая плазмонная структурная цветная краска»). Разработанная UCF плазмонная краска использует наноразмерное структурное расположение бесцветных материалов — алюминия и оксида алюминия — вместо пигментов для создания цветов. Здесь плазмонная краска нанесена на крылья металлических бабочек, насекомых, вдохновивших на исследование. (Изображение: UCF) «Разнообразие цветов и оттенков в мире природы поразительно — от ярких цветов, птиц и бабочек до подводных существ, таких как рыбы и головоногие моллюски», — говорит Чанда. «Структурный цвет служит основным механизмом генерации цвета у нескольких чрезвычайно ярких видов, где геометрическое расположение обычно двух бесцветных материалов дает все цвета. С другой стороны, в случае с искусственным пигментом для каждого присутствующего цвета нужны новые молекулы». Основываясь на таком био-вдохновении, исследовательская группа Чанды изобрела плазмонную краску, которая использует наноразмерное структурное расположение бесцветных материалов — алюминия и оксида алюминия — вместо пигментов для создания цветов. В то время как пигментные красители контролируют поглощение света на основе электронных свойств пигментного материала, и, следовательно, каждый цвет нуждается в новой молекуле, структурные красители контролируют то, как свет отражается, рассеивается или поглощается, основываясь исключительно на геометрическом расположении наноструктур. Такие структурные цвета безвредны для окружающей среды, поскольку в них используются только металлы и оксиды, в отличие от существующих красок на основе пигментов, в которых используются искусственно синтезированные молекулы. Исследователи объединили свои структурные цветные хлопья с коммерческим связующим, чтобы сформировать стойкие краски всех цветов. «Нормальный цвет тускнеет, потому что пигмент теряет способность поглощать фотоны», — говорит Чанда. «Здесь мы не ограничены этим явлением. Как только мы нарисуем что-то структурным цветом, оно останется на века». Кроме того, поскольку плазмонная краска отражает весь инфракрасный спектр, краска поглощает меньше тепла, в результате чего нижняя поверхность остается на 25-30 градусов по Фаренгейту холоднее, чем если бы она была покрыта стандартной коммерческой краской, говорит исследователь. «Более 10% всей электроэнергии в США идет на использование кондиционера», — говорит Чанда. «Разница температур, которую обещает плазмонная краска, приведет к значительной экономии энергии. Использование меньшего количества электроэнергии для охлаждения также сократит выбросы углекислого газа, уменьшив глобальное потепление». По словам исследователя, плазмонная краска также очень легкая. Это связано с большим отношением площади к толщине краски, при этом полное окрашивание достигается при толщине краски всего 150 нанометров, что делает ее самой легкой краской в ​​мире, говорит Чанда. По его словам, краска настолько легкая, что всего около 3 фунтов плазмонной краски можно покрыть Боинг-747, для которого обычно требуется более 1,000 фунтов обычной краски. Чанда говорит, что его интерес к структурным цветам связан с яркостью бабочек. «В детстве я всегда хотел построить бабочку, — говорит он.

Будущие исследования

Чанда говорит, что следующие шаги проекта включают в себя дальнейшее изучение аспектов энергосбережения краски, чтобы улучшить ее жизнеспособность в качестве коммерческой краски. «Обычная пигментная краска производится на больших предприятиях, где они могут производить сотни галлонов краски», — говорит он. «На данный момент, если мы не пройдем процесс масштабирования, производство в академической лаборатории по-прежнему дорого». «Нам нужно привнести что-то другое, например, нетоксичность, охлаждающий эффект, сверхлегкий вес, чего не могут другие обычные краски». — говорит Чанда.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php