研究人员创造了世界上第一种节能涂料：灵感来自蝴蝶

发布时间：2023-03-09 18:39:37 栏目：生活

导读 中佛罗里达大学研究员Debashis Chanda是UCF纳米科学技术中心的教授，他从蝴蝶中汲取灵感，创造了第一个环保，大规模和多色的颜料基着色剂

中佛罗里达大学研究员Debashis Chanda是UCF纳米科学技术中心的教授，他从蝴蝶中汲取灵感，创造了第一个环保，大规模和多色的颜料基着色剂替代品，可以为节能工作做出贡献，并有助于减少全球变暖。



这一发展今天作为专题文章发表在《科学进展》上。

“自然界中各种颜色和色调令人惊讶 - 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。“结构色是几种极其生动的物种的主要颜色生成机制，其中通常两种无色材料的几何排列产生所有颜色。另一方面，对于人造颜料，每种颜色都需要新的分子。

基于这种生物灵感，Chanda的研究小组创新了一种等离子体涂料，它利用无色材料(铝和氧化铝)的纳米级结构排列而不是颜料来创造颜色。

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的分子，而结构着色剂则纯粹基于纳米结构的几何排列来控制光的反射、散射或吸收方式。

这种结构颜色是环保的，因为它们只使用金属和氧化物，不像现在使用人工合成分子的基于颜料的颜色。

研究人员将他们的结构色片与商业粘合剂相结合，形成所有颜色的长效涂料。

“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。一旦我们用结构颜色画出一些东西，它应该会保持几个世纪。

此外，由于等离子体涂料反射整个红外光谱，油漆吸收的热量较少，导致底面保持比标准商业涂料覆盖时低25至30华氏度，研究人员说。

“美国总电力的10%以上用于空调的使用，”Chanda说。“等离子体涂料的温差有望带来显著的节能效果。使用更少的电力进行冷却也将减少二氧化碳排放，减缓全球变暖。

等离子体涂料也非常轻巧，研究人员说。

Chanda说，这是由于油漆的大面积厚度比，在仅150纳米的油漆厚度下实现了完全着色，使其成为世界上最轻的油漆。

他说，这种油漆非常轻，只有大约3磅的等离子体涂料可以覆盖波音747，这通常需要超过1磅的传统油漆。

Chanda说，他对结构颜色的兴趣源于蝴蝶的活力。

“小时候，我一直想做一只蝴蝶，”他说。“颜色引起了我的兴趣。”

未来研究

Chanda说，该项目的下一步包括进一步探索油漆的节能方面，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制造的，在那里他们可以制造数百加仑的油漆，”他说。“目前，除非我们经历放大过程，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，这是其他传统涂料无法做到的，”Chanda说。