世界上第一款节能涂料的灵感来自蝴蝶

09 年 2023 月 XNUMX 日 (Nanowerk新闻) 中央佛罗里达大学研究员、UCF 纳米科学技术中心教授 Debashis Chanda 从蝴蝶中汲取灵感，创造了第一个环保、大规模和多色的颜料基着色剂替代品，可以为节能和节能做出贡献帮助减缓全球变暖。 该发展发表于 科学进展 作为特色文章（“超轻等离子体结构色涂料”). UCF 开发的等离子体涂料使用无色材料（铝和氧化铝）的纳米级结构排列代替颜料来创造颜色。 在这里，等离子涂料被涂在金属蝴蝶的翅膀上，这种昆虫激发了这项研究。 （图片来源：UCF）“自然界的色彩和色调范围令人惊叹——从五颜六色的花朵、鸟类和蝴蝶，到鱼类和头足类动物等水下生物，”Chanda 说。 “结构色是几种极其鲜艳的物种的主要颜色生成机制，在这些物种中，通常两种无色材料的几何排列会产生所有颜色。 另一方面，对于人造颜料，每种颜色都需要新分子。” 基于这种生物灵感，Chanda 的研究小组创新了一种等离子涂料，它利用无色材料（铝和氧化铝）的纳米级结构排列代替颜料来创造颜色。 颜料着色剂根据颜料材料的电子特性控制光吸收，因此每种颜色都需要一个新分子，而结构着色剂则完全根据纳米结构的几何排列来控制光的反射、散射或吸收方式。 这种结构色是环保的，因为它们只使用金属和氧化物，这与目前使用人工合成分子的颜料基颜色不同。 研究人员将他们的结构色薄片与商业粘合剂结合在一起，形成了各种颜色的持久涂料。 “正常颜色会褪色，因为颜料失去了吸收光子的能力，”Chanda 说。 “在这里，我们不受这种现象的限制。 一旦我们用结构色来画东西，它应该会保留几个世纪。” 此外，研究人员说，由于等离子涂料反射整个红外光谱，涂料吸收的热量较少，导致底面温度比覆盖标准商用涂料时低 25 至 30 华氏度。 “美国总电力的 10% 以上 用于空调的使用，”Chanda 说。 “温差等离子体涂料有望带来显着的节能效果。 使用更少的电力进行冷却也将减少二氧化碳的排放，从而减缓全球变暖。” 研究人员说，等离子体涂料也非常轻。 Chanda 说，这是由于涂料的大面积厚度比，仅 150 纳米的涂料厚度即可实现全着色，使其成为世界上最轻的涂料。 他说，这种涂料非常轻，以至于只有大约 3 磅的等离子体涂料可以覆盖一架波音 747，而这通常需要超过 1,000 磅的传统涂料。 Chanda 说他对结构色的兴趣源于蝴蝶的活力。 “小时候，我一直想造一只蝴蝶，”他说。

未来研究

Chanda 表示，该项目的下一步包括进一步探索涂料的节能方面，以提高其作为商业涂料的可行性。 “传统的颜料涂料是在大型设施中生产的，在那里他们可以生产数百加仑的涂料，”他说。 “目前，除非我们通过放大过程，否则在学术实验室生产仍然很昂贵。” “我们需要带来一些不同的东西，比如无毒、冷却效果、超轻重量，这些都是其他传统涂料无法做到的。” 昌达说。

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