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等离子涂料被涂在金属蝴蝶的翅膀上,正是这种昆虫激发了这项研究。图片来源:美国中佛罗里达大学
科技日报讯(记者张佳欣)美国中佛罗里达大学的研究人员从蝴蝶翅膀中汲取灵感,开发出一种自然、环保的新型节能涂料,它能隔热,可以是任意颜色,保留时间长达几个世纪,它也是迄今为止创造的世界上最轻的涂料,这种颜料着色剂替代品有助于节能和减缓全球变暖。相关研究发表在最新一期《科学进展》杂志上。
这种涂料不是由颜料制成的,而是利用无色材料铝和氧化铝的纳米级结构排列来产生颜色的,因此十分环保。通过将它们以不同的方式排列在氧化涂层铝镜的顶部,可以控制光的散射、反射或吸收方式。蝴蝶翅膀的丰富色彩也是类似的原理。
研究团队将其命名为“等离子涂料”。人造颜料的每种颜色都需要新分子,但两种无色材料的几何排列会产生所有颜色。
美国中佛罗里达大学纳米科学技术中心教授德巴希姆·昌达介绍说,正常的颜色会褪色,因为色素会逐渐失去吸收光子的能力。但结构色涂料不受这种现象的限制,一旦涂上,它应该会保留几个世纪。
根据科学家们的计算,只需要1.4公斤的等离子涂料就可覆盖一架波音747的表面。而用传统商业涂料至少需要454公斤才能得到同样的效果。这意味着它可显著减少航空涂料产生的温室气体排放。
此外,研究人员说,由于等离子涂料吸收的热量较少,因此其底层表面比商业涂料覆盖的表面温度要低。美国总发电量的10%以上用于空调的使用,这种温差等离子涂料有望显著节约能源,也会减少二氧化碳排放。
研究人员还特别表示,等离子涂料很轻。这是因为这种涂料的面积与厚度之比很大,在只有150纳米的涂料厚度下就能实现完全着色,使其成为世界上最轻的涂料。不过,这种涂料距离大规模生产还有很长的路要走。