Hitech logo

Идеи

«Вечная» плазмонная краска сокращает расход по сравнению с обычной в 300 раз

TODO:
Екатерина Шемякинская12 марта 2023 г., 11:43

Традиционная краска получает цвет за счет синтетических пигментов, которые со временем тускнеют и не очень экологичны. Ученые разработали альтернативу — плазмонную краску, которая включает в себя цветообразующие наноструктуры. Она более долговечная и экономичная. Для покрытия реактивного самолета потребуется всего около 1,4 кг новой краски вместо 454 кг обычной. На идею новой краски ученых натолкнул принцип окраски крыльев обычных бабочек.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Яркий цвет бабочек создается не пигментами, а отражением света от микроскопических структур на их крыльях. Эти наноразмерные структуры отражают и поглощают окружающий белый свет таким образом, что он воспринимается как ярко-красный, синий или зеленый.

Ученые из Университета Центральной Флориды воспроизвели это явление в экспериментальной плазмонной краске. Наряду со связующей жидкостью, полимерной смолой и изопропиловым спиртом, она включает крошечные зеркальные чешуйки алюминия, покрытые еще более мелкими частицами оксида алюминия. В зависимости от размера и расстояния между этими наночастицами хлопья кажутся голубыми, пурпурными или желтыми. Различные оттенки краски получаются путем смешивания основных цветов чешуек в различных соотношениях.

Алюминий, используемый в краске, менее вреден для окружающей среды, чем синтетические пигменты, которые в настоящее время используются в обычной краске. Кроме того, в то время как эти пигменты с годами теряют свою способность поглощать фотоны, что приводит к более тусклому внешнему виду, наноструктурированные чешуйки бесконечно дают один и тот же яркий цвет.

Благодаря большому соотношению площади к толщине, для эффективного покрытия поверхности требуется значительно меньше плазмонной краски. По словам ученых, для покрытия, например, реактивного самолета потребуется всего около 1,4 кг новой краски, тогда как обычной — 454 кг. Это делает плазмонную краску самой легкой краской в ​​мире.

Поскольку краска отражает весь спектр инфракрасного света, она поглощает очень мало тепла. В результате нижележащие поверхности остаются на 14-17 ºC холоднее, чем если бы они были покрыты обычной краской того же цвета. Это позволит экономить на кондиционерах и использовать меньше электроэнергии для охлаждения.

Производство плазмонной краски на данном этапе возможно только в лаборатории и поэтому она обходится значительно дороже, чем пигментированная краска массового производства. Но, как только технология будет масштабирована до уровня коммерческого производства, цена станет доступнее.