Ученые создали самую легкую в мире краску: полуторакилограммовая смесь позволит покрасить авиалайнер

Ученые создали самую легкую краску в мире, которая обладает энергосберегающими свойствами, отражает тепло и может служить веками. Вдохновленная крыльями бабочки, эта краска не изготовлена ​​из пигмента. Цвет создается структурно через расположение наночастиц. Команда исследователей называет это "плазмонной краской".

• Математики открыли новую фигуру с уникальными свойствами и назвали ее "Шляпа"

Детали

Исходя из расчетов ученых, для покрытия Боинга 747 потребовалось бы всего 1,4 кг плазмонной краски. Чтобы сделать то же с обычной краской, вам понадобилось бы не менее 454 килограммов смеси. Это означает, что окрашенный плазмонной краской самолет выбросит в атмосферу меньше парниковых газов.

Пока эта краска была создана только в лаборатории, поэтому мы далеки от ее массового производства. Но исследователи уже сделали краску в разных цветах, используя технологии, которые можно легко масштабировать, поэтому коммерческое производство теоретически возможно.

Одним из важных мотивов для вывода этой краски на рынок является то, что она также может помочь сохранить конструкции более холодными: структура плазмонной краски отражает весь инфракрасный спектр, поэтому окрашенные ею объекты поглощают меньше тепла.

Исследователи заявляют, что поверхности под новой краской остаются на 13-16 градусов по Цельсию более холодными, чем под обычной краской. Руководитель команды разработчиков плазмонной краски, наноученый Дебашис Чанда из Университета Центральной Флориды отмечает:

Более 10% общей электроэнергии в США тратится на использование кондиционеров. Разница температур, обещанная плазменной краской, приведет к значительной экономии энергии. Использование меньшего количества электроэнергии для охлаждения также снизит выбросы углекислого газа, уменьшая глобальное потепление.

Сейчас краски на основе пигментов нуждаются в специфических молекулах для создания цвета, и обычно в современных красках эти пигменты синтезируются искусственно. Электронные свойства каждой молекулы контролируют сколько света поглощается и, следовательно, цвет краски. Это означает, что для каждого нового цвета краски требуется новый пигмент.

В свою очередь, плазмонная краска использует наночастицы двух бесцветных материалов – алюминия и оксида алюминия. Разместив их разными способами на алюминиевом зеркале с оксидным покрытием, можно контролировать, как свет рассеивается, отражается или поглощается. Подобный процесс отвечает за насыщенный цвет крыльев бабочки. Чанда объясняет:

Диапазон цветов и оттенков в природном мире поразителен – от красочных цветов, птиц и бабочек до подводных существ, таких как рыбы и головоногие моллюски. Структурный цвет служит основным механизмом создания цвета в нескольких ярчайших видах, где геометрическое расположение обычно двух бесцветных материалов создает все цвета. Не считая того, с обыденным пигментом требуются новейшие молекулы для каждого имеющегося цвета.

Структурный цвет делает краску столь легкой: при толщине всего 150 нанометров краска достигает полного цвета, что делает ее самой легкой краской в ​​истории.

В новом исследовании команда создала структурную краску с помощью электронно-лучевого испарителя, нагревающего вещество с четко контролируемой скоростью. Это контролируемое испарение позволяет небольшим кластерам наночастиц алюминия самособираться – атомы алюминия притягиваются друг к другу больше, чем оксидная подложка, на которой они выращены, поэтому они естественным образом слипаются.

Настраивая давление и температуру электронно-лучевого испарителя, команда может создавать структуры, отображающие разные цвета. В исследовании указано:

Важно то, что этот процесс с контролируемым давлением и температурой обеспечивает высокую воспроизводимость на широких площадях за один шаг, снижая стоимость производства и делая возможным крупномасштабное изготовление.

Создатели плазмонной краски отмечают, что она способна служить веками, ведь обычный цвет бледнеет, потому что пигмент теряет способность поглощать фотоны, а структурный цвет неограничен этим явлением.

Однако, несмотря на все преимущества новой разработки, такая краска будет оставаться невыгодной, пока ее производство не будет масштабировано и не перейдет из лабораторий в крупные предприятия.

Ранее мы сообщали, что ученые создали гигантскую фрикадельку, изготовленную из мяса вымершего 10 тысяч лет назад шерстистого мамонта. "Мамонтятину" вырастили в лаборатории, заявив, что белок из прошлого указал путь к еде будущего.