受蝴蝶翼啟發　美團隊研納米超輕盈節能塗漆　顏色或可維持幾世紀

最新刊於《科學進展》的研究稱，已開發出一種新型節能塗漆，不單可以隔熱、塗上後可維持幾個世紀，而且是迄今為止最輕盈的油漆。

油漆受蝴蝶翼的啟發，並非由色素製成。相反，其顏色是通過納米粒子的排列，在結構上產生的，因而被團隊稱為「等離子體塗漆」。根據團隊的計算，只需 1.4 公斤的等離子塗漆即可覆蓋一架波音 747 ，過去要使用至少 454 公斤的傳統商用塗漆才能做到。這意味著等離子體塗漆可以顯著減少飛行所需的溫室氣體量。

另一方面，等離子體塗漆亦可以幫助保持被塗的表面與結構涼爽，因為等離子體塗漆能反射整個紅外光譜，因此表面吸收的熱量比正常的少。團隊指，與傳統商用塗漆相比，新油漆下方的表面溫度能低 13 至 16°C 。

領導研究的中佛羅里達大學納米科學家 Debashis Chanda 解釋，在美國超過 10% 的總電力用於室內空調，等離子塗料造成的溫差將帶來顯著的能源節約，也將減少二氧化碳排放，從而減慢全球暖化幅度。

團隊也解釋等離子體塗漆與傳統商用塗漆的分別。目前，基於色素的塗漆需要特定的分子來製造顏色，而現在的塗漆通常人工合成這些色素。每個分子的電子特性控制吸收多少光，由此控制油漆的顏色。

相反，等離子體塗料使用兩種無色材料鋁和氧化鋁的納米粒子。通過將這些粒子以不同方式排列在氧化塗層鋁鏡的頂部，可以控制光的散射、反射或吸收方式，而蝴蝶翅膀的豐富色彩也有類似過程。

Chanda 又指，正常塗料會褪色，因為色素會失去吸收光子的能力，但由於等離子體塗漆使用無色材料，所以理論上可維持幾個世紀。

然而，這種塗漆在實驗室中創造，距離大規模生產仍有很漫長的路要走。

來源：
Science Alert, Scientists Create World’s Lightest Paint: Just 3 Pounds Covers a Boeing 747

報告：
Cencillo-Abad, P., Franklin, D., Mastranzo-Ortega, P. & et al. (2023). Ultralight plasmonic structural color paint. Science Advances Vol 9, Issue 10. DOI: 10.1126/sciadv.adf7207

文／AC