私たちは多くの発明を動物に負っています。多くの場合、科学者にインスピレーションを与えてきました。そして、動物の世界は、将来の発明のための他の多くのアイデアを提案できるようです.たとえば、最近の研究で、セントラル フロリダ大学の科学者グループは、蝶の羽に触発された「プラズマ ペイント」を作成したと報告しました。コーティングは太陽の下で加熱されないため、省エネ特性があり、何世紀にもわたって機能し、絶対にあらゆる色で利用できます。しかしそれだけではありません - コーティングは超軽量です。ボーイング 747 を塗装するには、わずか 1.4 kg の塗料で十分です。その唯一の欠点は、それが実験室で作成されたことであり、明らかに、すぐに大量生産されることはありません。
科学者は蝶に触発された超軽量塗料を作成します
プラズマ塗料 - それは何ですか？
この塗料の最大の特徴は色素が含まれていないこと。色は、ナノ粒子の特定の配置により構造的に作成されます。これはまさに蝶の羽との類似点であり、羽の色は顔料だけでなく、光を反射する鱗の構造によっても形成されます。チームは、そのような塗料を「プラズマ」と呼ぶというアイデアを思いつきました。
現在存在するすべての塗料ピグメントベース。つまり、特定の色を作成するために、特定の分子がそれらに追加されます。原則として、そのような分子は人工的に合成されます。色はこれらの分子の電子特性に依存し、顔料がどの光を吸収または反射するかを決定します。したがって、各塗料の色には、独自の顔料または顔料の混合物が必要です。
蝶の羽とプラズマ塗料は同じ原理で発色する
プラズマ塗装で、色問わず同じナノ粒子が使用されています。それらは、アルミニウムとその酸化物の2つの無色の材料でできています。これらのナノ粒子をさまざまな方法でアルミニウム ミラーの上に配置することで、光の散乱、吸収、または反射の仕方を変えることができます。簡単に言えば、2 つの無色の素材から任意の色を得ることができます。
構造色のおかげで塗料がそれは超軽量であることがわかります-無地の色を得るために、厚い層に適用する必要はありません。わずか150ナノメートルの厚さで塗布すると、豊かな色を得ることができます。
プラズマ塗料のユニークな特性
研究結果によると、Science Advances 誌に掲載されたように、塗料は信じられないほどの質量を持っているだけでなく、直射日光にさらされても塗装された構造を涼しく保ちます。プラズマ塗料のこの効果は、赤外線スペクトル全体を反射するという事実により提供されます。その結果、熱の吸収が少なくなります。
プラズマペイントで塗装されたメタルバタフライ
塗料の発明者によると、下の表面同じ条件の表面よりも摂氏13〜16度低いままですが、他の塗料で覆われています.現在、米国で消費される全電力の約 10% がエアコンによって消費されています。したがって、この塗料を使用すると、エネルギーが大幅に節約されます。
さらに、科学者は、コーティングが可能であると主張しています少なくとも理論的には、何世紀にもわたって機能します。また、塗料が色褪せたり変色したりしないことを 100% 確信できます。通常の塗料が変色するのは、塗料に含まれる顔料が光子を吸収する能力を失うためです。
以前の科学者が発明したことを思い出してくださいグラフェン防錆塗料。理論的には、ある塗料を別の塗料の上に塗ると、金属構造物は何十年、あるいは何世紀にもわたって塗装コーティングで保護される可能性があります.
ボーイング 747 を完全に塗装するには、1.5 キログラム未満のプラズマ塗料で十分です。
超軽量塗料の製造の難しさは何ですか
プラズマを作るプロセス塗装も簡単で、薄く塗っても問題ありません。ただし、ナノ粒子が特定の方法で基板上に配置され、表面に何らかの色を提供することが重要です。これを行うために、チームは電子ビーム蒸発器を使用しました。これは、電子の流れで物質に作用します。それを使って塗料を加熱し、正確に制御された速度で乾燥するようにしました。
制御された蒸発のおかげで、小さいナノ粒子のクラスターは、特定の方法で互いに付着します。この効果は、アルミニウム原子が互いに引き合うという事実のために提供されます。電子ビーム蒸発器の圧力と温度を変えることで、さまざまな塗料の色を作り出すことができます。
YANDEX.ZEN CHANNEL にまだ登録していない場合は、必ずリンクをたどってください。ここでは、科学、技術、ハイテクに関する魅力的な資料がたくさん見つかります。
今は小さなことです - スケールする実験室条件だけでなく使用できるように、塗料の製造と塗布の技術。科学者たちは現在それに取り組んでいます。最後に、以前の科学者がナノ粒子から塗料を発明したことを思い出してください。金だけが使用され、色を変える能力がありました。
