Výskumníci vyvinuli novú energeticky účinnú farbu, ktorá odoláva teplu, má akúkoľvek farbu a mala by vydržať stáročia. Je to tiež najľahší náter, ktorý bol doteraz vytvorený.

Táto farba, inšpirovaná motýlími krídlami, nie je vyrobená s pigmentom. Namiesto toho je farba štrukturálne generovaná usporiadaním nanočastíc. Tím to nazýva „plazmonický povlak“.

Na základe ich výpočtov to bude len trvať 1,4 kilogramu (3 libry) plazmonickej farby na pokrytie Boeingu 747 – na to isté by ste potrebovali aspoň 454 kg (1 000 lb) bežnej komerčnej farby.

To znamená, že dokáže výrazne znížiť množstvo skleníkových plynov potrebných na let.

Aby bolo jasné, táto farba bola vytvorená iba v laboratóriu, takže sme ďaleko od jej výroby kolektívne.

Ale výskumníci už vytvorili farbu v rôznych farbách pomocou techník, ktoré sa dajú ľahko zväčšiť, a na tom budú ďalej pracovať.

Jednou z hlavných príčin uvedenia tohto náteru na trh je to, že môže pomôcť udržať štruktúry chladnejšie: Štruktúra plazmového náteru odráža celé infračervené spektrum, takže sa absorbuje menej tepla.

na hovoria výskumníci že povrchy pod čerstvou farbou zostanú o 13 až 16 °C (25 až 30 °F) chladnejšie, ako keby boli pokryté normálnou komerčnou farbou.

Viac ako 10 percent všetkej elektriny v Spojených štátoch ide na používanie klimatizácií. hovorí nanovedec Debashis Chanda z University of Central Florida, ktorý viedol tím, ktorý vytvoril farbu.

„Rozdiel teplôt, ktorý plazmonický povlak sľubuje, povedie k významným úsporám energie. Použitie menšieho množstva elektriny na chladenie tiež zníži emisie oxidu uhličitého a zníži globálne otepľovanie.“

V súčasnosti farby na báze pigmentov vyžadujú špecifické molekuly na vytvorenie farby a tieto pigmenty v moderných farbách sa zvyčajne syntetizujú umelo.

Elektronické vlastnosti každej molekuly riadia množstvo absorbovaného svetla, a tým aj farbu farby, ktorá sa objaví. To znamená, že pre každú novú farbu laku musí existovať nový pigment.

Namiesto toho plazmonický povlak využíva nanočastice dvoch bezfarebných materiálov – hliníka a oxidu hlinitého. Ich rôznym usporiadaním nad zrkadlom z eloxovaného hliníka je možné kontrolovať, ako sa svetlo rozptyľuje, odráža alebo pohlcuje.

Podobný proces je zodpovedný za bohatú farbu motýlích krídel.

Škála farieb a tvarov v prírodnom svete [is] Ohromujúce – od farebných kvetov, vtákov a motýľov až po podvodné tvory, ako sú ryby a hlavonožce. hovorí Chanda.

„Štrukturálna farba slúži ako primárny mechanizmus na vytváranie farieb u mnohých veľmi živých druhov, kde geometrické usporiadanie normálne bezfarebnej látky vytvára všetky farby. Na druhej strane, použitie [human-made] pigment, sú potrebné nové molekuly pre každú existujúcu farbu.

Štrukturálna farba je to, čo robí povlak tak ľahkým – pri hrúbke iba 150 nanometrov dosahuje povlak plnú farbu, vďaka čomu je Najsvetlejšia farba vôbec.

V tomto výskume tím vytvoril štrukturálny náter pomocou Výparník s elektrónovým lúčom ktorý ohrieva látku vysoko kontrolovanou rýchlosťou.

Toto kontrolované vyparovanie umožňuje malým zhlukom hliníkových nanočastíc, aby sa sami zostavili – atómy hliníka sú viac priťahované k sebe ako k oxidovému substrátu, na ktorom rastú, takže sa prirodzene zhlukujú.

Úpravou tlaku a teploty výparníka elektrónového lúča môže tím vytvoriť štruktúry, ktoré odrážajú rôzne farby.

Rozhodujúce je, že tento proces s kontrolovaným tlakom a teplotou zaisťuje vysokú reprodukovateľnosť na veľkých plochách v jedinom kroku, čím znižuje výrobné náklady a umožňuje výrobu vo veľkom meradle. Tím píše do svojho papiera.

Výskumníci tiež skombinovali svoje štrukturálne farebné čipy s komerčným spojivom, čo znamená, že farba vydrží stovky rokov – aspoň teoreticky.

„Prirodzená farba vybledne, pretože pigment stráca schopnosť absorbovať fotóny.“ hovorí Chanda.

„Tu sa neobmedzujeme len na tento fenomén. Keď už niečo natrieme štrukturálnou farbou, malo by to zostať celé storočia.“

Toto nie je prvý nový typ farby, ktorý sľubuje úžasné vlastnosti. Mnohí z vás možno počuli o Vantablacku – jednej z najčiernejších farieb na svete, ktorá je schopná pohltiť 99,96 percent svetla.

Podobne ako pri plazmonickej farbe, táto vynikajúca čiernosť je výsledkom malých uhlíkových nanorúrok a odvtedy sa na základe rovnakej metódy vytvorili ešte černejšie farby.

Nechýba ani ultrabiely náter, ktorý odráža 98,1 percenta všetkého svetla a sľubuje výrazné zníženie potreby klimatizácie. Ale na rozdiel od plazmonickej farby sa ultrabiela farba spolieha na pigmenty, ktoré odrážajú svetlo, a Vantablack je v súčasnosti dostupný iba v jednej farbe.

Je však ešte dlhá cesta, kým si všetci prispôsobíme naše plazmónové farby a použijeme len jednu malú plechovku na vymaľovanie celého domu.

„Tradičná pigmentová farba sa vyrába vo veľkých zariadeniach, kde dokážu vyrobiť stovky galónov farby.“ hovorí Chanda.

„V súčasnosti, pokiaľ neprejdeme procesom zvyšovania, je stále drahé vyrábať v akademickom laboratóriu.“

Výskum publikovaný v Veda napreduje.