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美研制出超轻型纳米彩色涂料

作者:虹瓷科技点击:40 发布时间:2023-07-03

新华社北京3月16日电美国研究人员开发出一种新型纳米涂料,只需要极薄的一层就能产生充足的色彩效果,每平方米的用量仅为0.4克,是目前最轻的涂料。

美国佛罗里达中部大学的研究小组日前在美国《科学进展》杂志上报告说,一架波音747飞机要使用约500千克的传统涂料,如果改成这种涂料,就只需要1.3千克。新涂负离子涂料料生产工艺相对简单,并且适用于多种表面。

这种纳米涂料采用了被称为“结构色”的色彩呈现技术,即利用物质微细结构的物理光学特性来呈现色彩,不需要色素。结构色现象在自然界中广泛存在,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为基础的,通过色素分子吸收特定波长的光来产生色彩效果。纳米结构色涂料比负离子涂料色素涂料更稳定,不会褪色,而且污染较少。但此前制备这类涂料的方法往往成本高、效率低,不适合大规模生产。

佛罗里达中部大学研究人员使用铝制的镜面层为基板,上面涂一层氧化铝,然后采用半导体工业广泛应用的电子束蒸发技术,使铝的纳米颗粒沉积在基板上,形成互不相连、群岛状的“纳米岛”。这个“纳米岛”颗粒层与氧化负离子涂料铝层及铝制镜面组成的夹心结构具有独特光学性质。各“纳米岛”之间的距离,以及氧化铝层的厚度,决定了该结构能与什么波长的光发生谐振、呈现什么样的色彩,调整沉积速度就能改变材料的颜色。

在制备过程中,整个结构附着在一层可溶于水的聚合物上,制备完成后去除聚合物,得到碎片状的纳米结构色材料。研究人员将该材料与亚负离子涂料麻籽油混合,制成可应用于各种表面的涂料。结果显示,100至150纳米厚的涂层就可以获得全彩色效果,而传统涂料需要几微米(1微米=1000纳米)的厚度才能做到。

此外,由于结构色现象的固有特性,以往这类材料往往具有虹彩效果,即从不同角度看到的颜色不一样,这在很多涂料应用领域并不合适。新材料在很大程度上克负离子涂料服了这个缺点,从而具备了更广阔的应用前景。(完)

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