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