Naukowcy z Uniwersytetu Centralnej Florydy stworzyli pierwszą przyjazną dla środowiska, wielkoskalową i wielokolorową alternatywę dla barwników opartych na pigmentach. Nie bazuje ona na pigmentach, a tworzy kolory strukturalnie, poprzez rozmieszczenie nanocząstek. Jest przy tym energooszczędna i wydajna – wystarczy zaledwie 1,4 kg tej farby, by pokryć całego Boeinga 747 (czysto teoretycznie). Zespół prowadzony przez prof. Debashisa Chandę inspirował się motylami, a szczegóły opisał w czasopiśmie Science Advances.
Farba inspirowana motylami
Uczeni wprowadzili innowacje w postaci farby plazmonicznej, która wykorzystuje nanoskalowy układ strukturalny bezbarwnych materiałów – aluminium i tlenku aluminium – zamiast pigmentów do tworzenia kolorów. Co to oznacza w praktyce?
Czytaj też: Ta farba jest niezwykła, a na dodatek stworzyli ją Polacy
Barwniki pigmentowe kontrolują absorpcję światła w oparciu o właściwości elektroniczne materiału pigmentowego, a zatem każdy kolor wymaga nowej cząsteczki. Barwniki strukturalne kontrolują sposób, w jaki światło jest odbijane, rozpraszane lub pochłaniane w oparciu wyłącznie o geometryczny układ nanostruktur. To właśnie dlatego strukturalne kolory są przyjazne dla środowiska, ponieważ wykorzystują tylko metale i tlenki, bez cząsteczek syntetycznych.
Normalny kolor blaknie, ponieważ pigment traci zdolność do absorbowania fotonów. Tutaj nie jesteśmy ograniczeni tym zjawiskiem. Gdy pomalujemy coś kolorem strukturalnym, powinien on pozostać na wieki. Prof. Debashisa Chanda
Warto zauważyć, że ponieważ farba plazmoniczna odbija całe widmo podczerwieni, mniej ciepła jest przez nią absorbowane. Dzięki temu powierzchnia pod nią pozostaje o 13-16 oC chłodniejsza, niż gdyby została pokryta standardową farbą.
Ponad 10 proc. całkowitej energii elektrycznej w USA idzie w kierunku wykorzystania klimatyzatorów. Różnica temperatur, jaką obiecuje farba plazmoniczna, doprowadziłaby do znacznych oszczędności energii. Używanie mniejszej ilości energii elektrycznej do chłodzenia zmniejszyłoby również emisję dwutlenku węgla, zmniejszając globalne ocieplenie. Prof. Debashisa Chanda
Farba plazmoniczna jest także wyjątkowo lekka, co wynika z dużego stosunku powierzchni do grubości farby. Pełne zabarwienie uzyskuje się przy grubości zaledwie 150 nm – to rekordowy wynik w skali globalnej. Teraz naukowcy chcą kontynuować badanie aspektów energooszczędnych farby, aby poprawić jej opłacalność komercyjną.