«Самая легкая краска в мире» может сделать большие банки с краской устаревшими

Исследователи создали «самую легкую краску в мире», но не так, как можно было ожидать. В то время как другие борются за более яркие и отражающие цвета, эта краска черпает вдохновение из природы, чтобы быть невероятно легкой, и для покрытия той же области требуется лишь часть обычного количества краски. Исследование опубликовано в Science Advances.

Новая краска не создает цвет в традиционном смысле использования искусственных пигментов, а вместо этого использует механизм, аналогичный механизму бабочки, в котором различные молекулярные структуры создают потрясающий набор цветов. 

«Разнообразие цветов и оттенков в мире природы поразительно — от красочных цветов, птиц и бабочек до подводных существ, таких как рыбы и головоногие моллюски», — сказал Дебашис Чанда, исследователь из Университета Центральной Флориды. «Структурный цвет служит основным механизмом генерации цвета у нескольких чрезвычайно ярких видов, где геометрическое расположение обычно двух бесцветных материалов дает все цвета. С другой стороны, в случае с искусственным пигментом для каждого присутствующего цвета нужны новые молекулы». 

В традиционной краске используются либо органические, либо неорганические пигменты, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Эти искусственные пигменты производятся в массовом масштабе и могут различаться по цене, но обычно для создания различных цветов и оттенков используются оксиды металлов. Затем пигмент смешивают с растворителями, связующими веществами и смолой для создания краски. Недостатком является то, что для каждого отдельного цвета требуется свой материал, что делает создание нового цвета довольно трудоемким процессом. 

Вместо этого исследователи посмотрели на то, как природа способна создавать ослепительные цвета, не набивая ведра пигмента, и в результате появилась новая плазмонная краска. В нем вместо пигмента используется бесцветный алюминий и оксид алюминия, а цвет исходит из геометрической структуры материала, при этом свет по-разному взаимодействует с каждой структурой, что приводит к различным отображениям. Затем структурированные хлопья добавляются к остальным лакокрасочным материалам для создания готового продукта. 

По словам исследователей, этот процесс более безопасен для окружающей среды, поскольку исключает искусственный пигмент, но на этом чудеса не заканчиваются. Поскольку плазмонные материалы отражают весь инфракрасный спектр, краска остается значительно холоднее, чем стандартная краска, сохраняя поверхности более холодными. Хотя пигмент повреждается солнечным светом, эта новая краска дольше остается яркой. 

Но, возможно, самым интересным преимуществом является то, что плазмонной краске требуется слой толщиной всего 150 нанометров, чтобы получить полный цвет, по сравнению с современными красками, которые рекомендуют использовать около 9 миллилитров.

В связи с этим для покрытия всего объекта, скажем, самолета Боинг 747, требуется лишь небольшая часть этой краски по сравнению с обычной краской: для покрытия всего самолета требуется всего 1,3 кг по сравнению с 454 кг. По словам Чанда, это делает ее самой легкой краской в мире.

Как и в случае со всеми новыми технологиями, производство краски в настоящее время очень дорого, но Чанда хочет это изменить. «Обычная пигментная краска производится на больших предприятиях, где они могут производить сотни галлонов краски», — сказал он.  

«На данный момент, если мы не пройдем процесс масштабирования, производство в академической лаборатории по-прежнему дорого. Нам нужно привнести что-то другое, например, нетоксичность, охлаждающий эффект, сверхлегкий вес, чего не могут другие обычные краски», - подытожил он.