Учените изобретяват ултра лека боя, като надничат в пеперуди

Ние дължим много изобретения на животните,които често са вдъхновявали учените. И изглежда, че животинският свят е в състояние да предложи много други идеи за бъдещи изобретения. Например, в скорошно проучване група учени от Университета на Централна Флорида съобщиха, че са създали „плазмена боя“, вдъхновена от крилете на пеперуда. Покритието има енергоспестяващи свойства, тъй като не се нагрява на слънце и може да служи от векове и се предлага в абсолютно всеки цвят. Но това не е всичко – покритието е с ултралеко тегло. За боядисване на Боинг 747 са достатъчни само 1,4 кг такава боя. Единственият му недостатък е, че е създаден в лаборатория и, както изглежда, скоро няма да влезе в масово производство.

Учените създават ултра лека боя, вдъхновена от пеперуди

Плазмена боя - какво е това?

Основната характеристика на тази боя ече не съдържа пигмент. Цветът се създава структурно поради специфичното разположение на наночастиците. Именно това е приликата с крилата на пеперудите, при които цветът на крилата се формира не само от пигмента, но и от структурата на люспите, които отразяват светлината. Екипът излезе с идеята да нарече такава боя „плазма“.

Всички съществуващи в момента боина основата на пигменти. Тоест, за да се създаде определен цвят, към тях се добавят определени молекули. По правило такива молекули се синтезират изкуствено. Цветът зависи от електронните свойства на тези молекули - те определят коя светлина абсорбира или отразява пигментът. Съответно, всеки цвят боя изисква свой собствен пигмент или смес от пигменти.

Крила на пеперуда и плазмена боя образуват цвят по същия принцип

В плазмена боя, независимо от цветасе използват същите наночастици. Изработени са от два безцветни материала - алуминий и неговия оксид. Чрез поставянето на тези наночастици върху алуминиево огледало по различни начини е възможно да се промени начина, по който светлината се разпръсква, абсорбира или отразява. Просто казано, можете да получите всеки цвят само от два безцветни материала.

Именно благодарение на структурния цвят боятаоказва се ултра лек - за да получите плътен цвят, не е необходимо да се нанася в дебел слой. Позволява ви да получите богат цвят, когато се прилага с дебелина само 150 нанометра.

Уникални свойства на плазмената боя

Според резултатите от проучването,публикувано в списание Science Advances, боята не само има невероятна маса, но също така поддържа боядисаните структури хладни, дори когато са изложени на пряка слънчева светлина. Този ефект на плазмената боя се осигурява поради факта, че отразява целия инфрачервен спектър. В резултат на това абсорбира по-малко топлина.

Метални пеперуди, рисувани с плазмена боя

Според изобретателите на боя, повърхностите подтя остава с 13-16 градуса по Целзий по-студена от повърхностите при същите условия, но покрити с всяка друга боя. В момента около 10% от цялата консумирана електроенергия в Съединените щати се консумира от климатици. Следователно използването на тази боя значително ще спести енергия.

Освен това учените твърдят, че покритието можеслужат от векове, поне на теория. И можете да сте 100% сигурни, че боята никога няма да избледнее или да промени цвета си. Обикновената боя потъмнява, защото пигментът, който съдържа, губи способността си да абсорбира фотони.

Спомнете си, че по-ранните учени изобретихаграфенова антикорозионна боя. Теоретично, ако една боя се нанесе върху друга, тогава металните конструкции наистина могат да бъдат защитени с боядисване в продължение на много десетилетия или дори векове.

По-малко от един и половина килограма плазмена боя е достатъчна, за да боядиса напълно Boeing 747

Каква е трудността при производството на ултра лека боя

Процесът на създаване на плазмабоята е проста и дори нанасянето й на тънък слой не е проблем. Важно е обаче наночастиците да са разположени върху субстрата по определен начин, осигурявайки на повърхността един или друг цвят. За да направи това, екипът използва електронно-лъчев изпарител, който действа върху веществото с поток от електрони. С него те загряваха боята и по този начин осигуряваха нейното съхнене с точно контролирана скорост.

Благодарение на контролираното изпарение, малкиклъстери от наночастици се прилепват един към друг по определен начин. Този ефект се осигурява поради факта, че алуминиевите атоми се привличат един друг. Чрез промяна на налягането и температурата на електронно-лъчевия изпарител могат да се създадат различни цветове на боята.

Ако все още не сте се абонирали за нашия КАНАЛ YANDEX.ZEN, не забравяйте да следвате връзката. Тук ще намерите много увлекателни материали за науката, технологиите и високите технологии.

Сега остава малкото - да мащабиратетехнология за производство и нанасяне на боя, така че да може да се използва не само в лабораторни условия. В момента учените работят по него. И накрая, припомняме, че по-ранни учени изобретиха боя от наночастици, за нея беше използвано само злато и имаше способността да променя цветовете.