Prvo energetsko varčno barvo na svetu so navdihnili metulji

09. marec 2023 (Nanowerk novice) Raziskovalec Univerze v osrednji Floridi Debashis Chanda, profesor v tehnološkem centru NanoScience UCF, je črpal navdih iz metuljev, da bi ustvaril prvo okolju prijazno, veliko in večbarvno alternativo barvilom na osnovi pigmentov, ki lahko prispeva k prizadevanjem za varčevanje z energijo in pomagajo zmanjšati globalno segrevanje. Razvoj je bil objavljen v Znanost Predplačila kot predstavljen članek ("Ultralahka plazmonična strukturna barvna barva"). Plazmonična barva, ki jo je razvil UCF, za ustvarjanje barv namesto pigmentov uporablja strukturno razporeditev brezbarvnih materialov v nanometru – aluminija in aluminijevega oksida. Tu je plazmonična barva nanesena na krila kovinskih metuljev, žuželke, ki je navdihnila raziskavo. (Slika: UCF) »Razpon barv in odtenkov v naravnem svetu je osupljiv – od pisanih rož, ptic in metuljev do podvodnih bitij, kot so ribe in glavonožci,« pravi Chanda. »Strukturna barva služi kot primarni mehanizem za ustvarjanje barv pri več izjemno živih vrstah, kjer geometrijska razporeditev tipično dveh brezbarvnih materialov proizvaja vse barve. Po drugi strani pa so s pigmentom, ki ga je ustvaril človek, za vsako prisotno barvo potrebne nove molekule.« Na podlagi takšnih bioloških navdihov je Chandina raziskovalna skupina inovirala plazmonično barvo, ki za ustvarjanje barv uporablja nanometrsko strukturno razporeditev brezbarvnih materialov – aluminija in aluminijevega oksida – namesto pigmentov. Medtem ko pigmentna barvila nadzorujejo absorpcijo svetlobe na podlagi elektronske lastnosti pigmentnega materiala in zato vsaka barva potrebuje novo molekulo, strukturna barvila nadzorujejo način odbijanja, sipanja ali absorbcije svetlobe izključno na podlagi geometrijske razporeditve nanostruktur. Takšne strukturne barve so okolju prijazne, saj uporabljajo samo kovine in okside, za razliko od sedanjih pigmentnih barv, ki uporabljajo umetno sintetizirane molekule. Raziskovalci so svoje strukturne barvne kosmiče združili s komercialnim vezivom, da so oblikovali dolgo obstojne barve vseh barv. "Običajna barva zbledi, ker pigment izgubi sposobnost absorbiranja fotonov," pravi Chanda. »Tukaj nismo omejeni s tem pojavom. Ko enkrat nekaj pobarvamo s strukturno barvo, bi moralo ostati stoletja.« Poleg tega, ker plazmonična barva odseva celoten infrardeči spekter, barva absorbira manj toplote, kar povzroči, da spodnja površina ostane 25 do 30 stopinj Fahrenheita hladnejša, kot bi bila, če bi bila prekrita s standardno komercialno barvo, pravi raziskovalec. »Več kot 10 % celotne električne energije v ZDA gre za uporabo klimatske naprave,« pravi Chanda. »Razlika v temperaturi, ki jo obljublja plazmonična barva, bi privedla do znatnih prihrankov energije. Če bi porabili manj električne energije za hlajenje, bi zmanjšali tudi emisije ogljikovega dioksida, kar bi zmanjšalo globalno segrevanje.« Plazmonična barva je tudi izjemno lahka, pravi raziskovalec. To je posledica velikega razmerja med površino in debelino barve, saj je popolna obarvanost dosežena pri debelini barve samo 150 nanometrov, zaradi česar je najlažja barva na svetu, pravi Chanda. Barva je tako lahka, da bi le približno 3 funte plazmonične barve lahko prekrile Boeing 747, ki običajno zahteva več kot 1,000 funtov običajne barve, pravi. Chanda pravi, da njegovo zanimanje za strukturne barve izhaja iz živahnosti metuljev. "Kot otrok sem si vedno želel sestaviti metulja," pravi.

Prihodnja raziskava

Chanda pravi, da naslednji koraki projekta vključujejo nadaljnje raziskovanje vidikov varčevanja z energijo barve, da bi izboljšali njeno sposobnost preživetja kot komercialne barve. »Običajne pigmentne barve izdelujejo v velikih obratih, kjer lahko izdelajo na stotine litrov barve,« pravi. "V tem trenutku, razen če gremo skozi proces povečanja, je proizvodnja v akademskem laboratoriju še vedno draga." "Na mizo moramo prinesti nekaj drugačnega, kot je netoksičnost, hladilni učinek, ultralahka teža, česar druge običajne barve ne morejo." Chanda pravi.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php