Когда вы слышите слова «устойчивая краска», вы можете подумать о краске без летучих органических соединений, но в городе есть новое покрытие, которое обещает быть еще более экологичным. Как и многие великие инновации, эта новая краска была обнаружена случайно. Это была ошибка изготовления зеркала, которое структурно имитирует естественные цвета, встречающиеся у животных. Ученые, создавшие его, говорят, что он легче и держится дольше, чем традиционная краска, а также обладает охлаждающим эффектом.
Очевидно, что у такого продукта, который создатели называют сверхлегкой плазмонной структурной краской, масса возможных применений, независимо от того, понимаете ли вы, как он работает. Но давайте попробуем пролить свет на эту новую разработку.
Как работает традиционная краска
Прежде чем углубиться в плазмонную краску, полезно рассмотреть, как работает обычная краска, и как она работала на протяжении тысячелетий.
Чтобы сделать краску, пигменты, такие как минералы, металлы или химические вещества, смешивают с жидкостью, обычно с маслом. Именно пигменты придают краске ее цвет, и они работают, поглощая одни длины волн света и отражая другие. Отражается то, что мы видим как цвет.
Проблема этого проверенного метода изготовления краски заключается в том, что она может быть изготовлена с использованием токсичных химикатов, химически нестабильна и со временем может обесцвечиваться. Он также задерживает тепло. Даже белая краска не полностью отражает солнечный свет.
Счастливая случайность
Группа исследователей из Университета Центральной Флориды (UCF) работала над созданием алюминиевого зеркала и заметила разочаровывающие «сгустки атомов алюминия, достаточно крошечные, чтобы быть невидимыми, но достаточно большие, чтобы нарушить блеск зеркала», сообщает Wired..
Хотя это были плохие новости для их зеркального проекта, они поняли, что крошечные атомы колеблются в белом и отраженном свете. Размер атомов определял, какой цвет они отражали.
Это означало, что исследователи могли создавать разные цвета, просто используя частицы алюминия разного размера. Когда частицы прикрепляются к зеркалу и превращаются в цветные хлопья, их можно смешивать с жидкостью для создания краски.
Этот тип производства цвета называется «структурным», и именно так многие виды производят свой цвет, по словам исследователя Дебашиса Чанды, профессора Технологического центра нанонауки UCF.
«Диапазон цветов и оттенков в мире природы поразителен - от ярких цветов, птиц и бабочек до подводных существ, таких как рыбы и головоногие моллюски», - сказал Чанда в журнале UCF Today.«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, с искусственным пигментом для каждого присутствующего цвета требуются новые молекулы».
" Но у природы совсем другой способ создания цвета, чем у нас", - сказал Чанда. Например, цвета, отображаемые бабочками, созданы природой без пигмента. Поверхности крыльев бабочки преломляют свет, создавая беспигментный структурный цвет, который держится дольше.
В новой краске бесцветными материалами являются алюминий и оксид алюминия.
Чем структурная краска лучше пигмента
Это все круто, но чем структурная краска превосходит пигментную? По мнению исследователей, преимущества значительны.
Поскольку он контролирует то, как свет «отражается или рассеивается», а не поглощает его, структурная краска более стабильна с течением времени, а это означает, что цвета не выцветают. Это означает, что нет необходимости перекрашивать поверхность каждые несколько лет. Еще одним экологическим преимуществом является то, что эти новые краски будут производиться только из металлов и оксидов, а не из искусственных пигментов и химикатов.
Самое интересное, благодаря своей структуре плазмонная краска легче в двух отношениях.
Во-первых, он отражает свет и поглощает меньше тепла, благодаря чему температура его поверхности на 25-30 градусов по Фаренгейту (от минус 3,8 до минус 1,1 градуса по Цельсию) ниже, чем у поверхности, окрашенной стандартной коммерческой краской, согласно UCF Today. Это может иметь большие преимущества для поддержания температуры в зданиях, что требует меньшего использования внутренних механизмов охлаждения.
Во-вторых, краска весит намного меньше, чем традиционная краска. На самом деле, «структурная цветная краска обеспечивает 100-процентное отражение только с одним ультратонким слоем пигмента», - отмечают исследователи. Вес краски может показаться не слишком большой проблемой, но это важно, если вы самолет. По данным ScienceAlert, разница составит около 1000 фунтов (454 кг) для Боинга 747, что приведет к огромной экономии в использовании и стоимости топлива на каждом рейсе..
Интересно
Ученые уже разработали искусственные цвета в прошлом; однако, по словам исследователей, они не могут стабильно отображать определенный цвет, а их методы изготовления делают их слишком дорогими для коммерческой жизнеспособности.