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受到蝴蝶启发的等离子体涂料,成为世界上最轻的涂料

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2023年03月17日 11:51:24
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只需要大约3磅(1.4千克)的涂料就可以为一架747巨型喷气机涂上一层,而要完成同样的工作,则需要超过1000磅(454千克)的传统涂料。这正式使等离子涂料成为世界上最轻的涂料。

传统涂料的颜色来自于合成颜料,这些颜料会随着时间的推移而褪色,而且不是很环保。不过,很快就会有一个更好的替代品,那就是融合了产生色彩的纳米结构的涂料。我们以前听说过一些技术,模仿某些蝴蝶的翅膀显示出如此鲜艳的色彩。这些翅膀放弃了天然的颜料,而采用了纳米级的结构,以反射/散射和吸收环境中的白光的方式,使其看起来是鲜红、蓝色或绿色等颜色。


在Debashis Chanda教授的领导下,佛罗里达州中部大学纳米科学技术中心的科学家们在一种实验性的“等离子体涂料”中复制了这种现象。


除了一种商业黏合剂液体(一种聚合物树脂和异丙醇),它包含了微小的镜面铝片,这些铝片被涂在更微小的氧化铝颗粒上。根据这些纳米颗粒的大小和间距,这些薄片看起来是青色、品红色或黄色。通过以不同比例混合不同原色的薄片,可以产生各种涂料色调。


据Chanda称,与目前在传统油漆中使用的合成颜料相比,油漆中使用的铝对环境的危害要小得多。此外,虽然这些颜料随着时间的推移会逐渐失去吸收光子的能力——导致外观变暗——但纳米结构的薄片应该可以无限期地产生同样的亮丽色彩。


更重要的是,由于其较大的面积厚度比,只需要很少的等离子体涂料就能有效地涂抹在表面上。例如,该大学表示,只需要大约3磅(1.4千克)的涂料就可以为一架747巨型喷气机涂上一层,而要完成同样的工作,则需要超过1000磅(454千克)的传统涂料。这正式使等离子涂料成为世界上最轻的涂料。


最后,由于该涂料反射整个红外光谱,它吸收的热量非常少。因此,据说底层表面比涂有相同颜色的传统涂料会保持14℃至17℃的温度。


Chanda说:“在美国,超过10%的总电力用于空调的使用,等离子涂料所承诺的温度差异将导致显著的能源节约。使用更少的电力进行冷却也将减少二氧化碳的排放,减轻全球变暖。”


目前,实验室生产的等离子涂料比大规模生产的颜料涂料的制造成本要高。希望一旦该技术被扩大到商业生产水平,成本价格有所降低。


这项研究在最近发表于《科学进展》杂志上。


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