最輕的涂料來了
2023-03-17 11:26:19
天緯化學小編
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美國研究人員開發(fā)出一種新型納米涂料，只需要極薄的一層就能產(chǎn)生充足的色彩效果，每平方米的用量僅為0.4克，是目前最輕的涂料。
美國佛羅里達中部大學的研究小組日前在美國《科學進展》雜志上報告說，一架波音747飛機要使用約500千克的傳統(tǒng)涂料，如果改成這種涂料，就只需要1.3千克。新涂料生產(chǎn)工藝相對簡單，并且適用于多種表面。
這種納米涂料采用了被稱為“結(jié)構(gòu)色”的色彩呈現(xiàn)技術(shù)，即利用物質(zhì)微細結(jié)構(gòu)的物理光學特性來呈現(xiàn)色彩，不需要色素。結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象在自然界中廣泛存在，例如蝴蝶的翅膀、孔雀的羽毛等。
目前的商用涂料都是以色素為基礎(chǔ)的，通過色素分子吸收特定波長的光來產(chǎn)生色彩效果。納米結(jié)構(gòu)色涂料比色素涂料更穩(wěn)定，不會褪色，而且污染較少。但此前制備這類涂料的方法往往成本高、效率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
佛羅里達中部大學研究人員使用鋁制的鏡面層為基板，上面涂一層氧化鋁，然后采用半導體工業(yè)廣泛應用的電子束蒸發(fā)技術(shù)，使鋁的納米顆粒沉積在基板上，形成互不相連、群島狀的“納米島”。這個“納米島”顆粒層與氧化鋁層及鋁制鏡面組成的夾心結(jié)構(gòu)具有獨特光學性質(zhì)。各“納米島”之間的距離，以及氧化鋁層的厚度，決定了該結(jié)構(gòu)能與什么波長的光發(fā)生諧振、呈現(xiàn)什么樣的色彩，調(diào)整沉積速度就能改變材料的顏色。
在制備過程中，整個結(jié)構(gòu)附著在一層可溶于水的聚合物上，制備完成后去除聚合物，得到碎片狀的納米結(jié)構(gòu)色材料。研究人員將該材料與亞麻籽油混合，制成可應用于各種表面的涂料。結(jié)果顯示，100至150納米厚的涂層就可以獲得全彩色效果，而傳統(tǒng)涂料需要幾微米（1微米=1000納米）的厚度才能做到。
此外，由于結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象的固有特性，以往這類材料往往具有虹彩效果，即從不同角度看到的顏色不一樣，這在很多涂料應用領(lǐng)域并不合適。新材料在很大程度上克服了這個缺點，從而具備了更廣闊的應用前景。
（來源：新華社）
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