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| 美國(guó)研制出超輕型納米彩色涂料 |
| （時(shí)間:2023/3/23 11:09:54） |
美國(guó)研究人員開(kāi)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?jī)H為0.4克，是目前最輕的涂料。
美國(guó)佛羅里達(dá)中部大學(xué)的研究小組日前在美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報(bào)告說(shuō)，一架波音747飛機(jī)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(duì)簡(jiǎn)單，并且適用于多種表面。
這種納米涂料采用了被稱(chēng)為“結(jié)構(gòu)色”的色彩呈現(xiàn)技術(shù)，即利用物質(zhì)微細(xì)結(jié)構(gòu)的物理光學(xué)特性來(lái)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(guò)色素分子吸收特定波長(zhǎng)的光來(lái)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(huì)褪色，而且污染較少。但此前制備這類(lèi)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(dá)中部大學(xué)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(dǎo)體工業(yè)廣泛應(yīng)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(gè)“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(dú)特光學(xué)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(zhǎng)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(guò)程中，整個(gè)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(yīng)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(lèi)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(yīng)用領(lǐng)域并不合適。新材料在很大程度上克服了這個(gè)缺點(diǎn)，從而具備了更廣闊的應(yīng)用前景。
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