연구원들은 열에 강하고 어떤 색상이든 가능하며 수세기 동안 지속되는 새로운 에너지 효율적인 페인트를 개발했습니다. 또한 현재까지 만들어진 가장 가벼운 페인트이기도 합니다.
나비 날개에서 영감을 받은 이 페인트는 안료로 만들지 않았습니다. 대신 나노입자의 배열에 의해 구조적으로 색이 생성된다. 팀은 이것을 “플라즈몬 코팅”이라고 부릅니다.
그들의 계산에 따르면 1.4kg(3파운드) Boeing 747을 덮기 위한 플라즈몬 페인트 – 동일한 작업을 수행하려면 최소 454kg(1,000lb)의 일반 상업용 페인트가 필요합니다.
이것은 비행에 필요한 온실 가스의 양을 크게 줄일 수 있음을 의미합니다.
분명히 말씀드리자면, 이 페인트는 실험실에서만 만들어졌기 때문에 우리가 그것을 생산하려면 멀었습니다. 집합적으로.
그러나 연구원들은 이미 쉽게 확장할 수 있는 기술을 사용하여 다른 색상으로 페인트를 만들었고 그것이 다음에 작업할 것입니다.
이 코팅을 시장에 내놓는 가장 큰 동인 중 하나는 구조를 더 시원하게 유지하는 데 도움이 될 수 있다는 것입니다. 플라즈모닉 코팅 구조는 전체 적외선 스펙트럼을 반사하므로 더 적은 열이 흡수됩니다.
그만큼 연구자들은 말한다 새로 칠한 표면은 일반 상용 페인트로 덮은 경우보다 13~16°C(25~30°F) 더 차갑게 유지됩니다.
미국에서 사용되는 모든 전기의 10퍼센트 이상이 에어컨 사용에 사용됩니다. 나노 과학자 Debashis Chanda는 말합니다. 페인트를 만든 팀을 이끌었던 University of Central Florida의
“플라즈몬 코팅이 약속하는 온도 차이는 상당한 에너지 절약으로 이어질 것입니다. 냉각을 위해 전기를 적게 사용하면 이산화탄소 배출량도 감소하고 지구 온난화도 감소할 것입니다.”
현재 안료 기반 페인트는 색상을 만들기 위해 특정 분자가 필요하며 현대 페인트의 이러한 안료는 일반적으로 인공적으로 합성됩니다.
각 분자의 전자적 특성은 흡수되는 빛의 양을 제어하여 나타나는 페인트의 색상을 제어합니다. 이것은 모든 새로운 페인트 색상에 대해 새로운 안료가 있어야 함을 의미합니다.
대신 플라즈몬 코팅은 두 가지 무색 물질인 알루미늄과 산화알루미늄의 나노입자를 사용합니다. 아노다이즈드 알루미늄 미러 위에 다양한 방법으로 배치하여 빛의 산란, 반사, 흡수를 조절할 수 있습니다.
비슷한 과정이 나비 날개의 풍부한 색상을 담당합니다.
자연계의 다양한 색상과 모양 [is] 놀랍습니다 – 화려한 꽃, 새, 나비에서 물고기와 두족류와 같은 수중 생물에 이르기까지. 찬다가 말한다.
“구조적 색상은 일반적으로 무색인 물질의 기하학적 배열이 모든 색상을 생성하는 많은 매우 생생한 종에서 색상 생성을 위한 기본 메커니즘 역할을 합니다. [human-made] 안료, 각각의 기존 색상에 대해 새로운 분자가 필요합니다.
구조적 색상은 코팅을 매우 가볍게 만드는 것입니다. 두께가 150나노미터에 불과하기 때문에 코팅이 전체 색상에 도달하여 가장 가벼운 페인트.
이 연구에서 팀은 다음을 사용하여 구조 코팅을 만들었습니다. 전자빔 증발기 고도로 제어된 속도로 물질을 가열합니다.
이 제어된 증발을 통해 알루미늄 나노입자의 작은 클러스터가 자가 조립할 수 있습니다. 즉, 알루미늄 원자는 성장하는 산화물 기판보다 서로에게 더 끌리기 때문에 자연스럽게 덩어리집니다.
전자 빔 증발기의 압력과 온도를 조정하여 팀은 다양한 색상을 반사하는 구조를 만들 수 있습니다.
결정적으로 이 압력 및 온도 제어 프로세스는 단일 단계에서 넓은 영역에 걸쳐 높은 재현성을 보장하여 생산 비용을 줄이고 대규모 제조를 가능하게 합니다. 팀은 그들의 종이에 씁니다..
연구원들은 또한 그들의 구조적 색상 칩을 상용 결합제와 결합했는데, 이는 페인트가 적어도 이론적으로는 수백 년 동안 지속된다는 것을 의미합니다.
“색소가 광자를 흡수하는 능력을 잃기 때문에 자연스러운 색상이 흐려집니다.” 찬다 라고.
“여기서 우리는 이 현상에 국한되지 않습니다. 구조적인 색상으로 무언가를 칠하면 수세기 동안 유지되어야 합니다.”
이것은 몇 가지 놀라운 특성을 약속하는 최초의 새로운 유형의 페인트가 아닙니다. 많은 분들이 빛의 99.96%를 흡수할 수 있는 세계에서 가장 검은 페인트 중 하나인 Vantablack에 대해 들어 보셨을 것입니다.
플라즈모닉 페인트와 유사하게 이 우수한 흑색도는 미세한 탄소 나노튜브의 결과이며, 이후에도 동일한 방법을 기반으로 더 검은 페인트가 만들어졌습니다.
또한 모든 빛의 98.1%를 반사하는 울트라 화이트 코팅이 있어 에어컨 요구를 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 플라즈몬 페인트와 달리 울트라 화이트 페인트는 빛을 반사하기 위해 안료에 의존하며 Vantablack은 현재 한 가지 색상으로만 제공됩니다.
그러나 우리 모두가 플라즈몬 페인트 색상을 사용자 지정하고 작은 캔 하나만 사용하여 집 전체를 칠하기까지는 아직 갈 길이 멉니다.
“전통적인 안료 페인트는 수백 갤런의 페인트를 생산할 수 있는 대규모 시설에서 만들어집니다.” 찬다 라고.
“현재로서는 규모 확장 과정을 거치지 않는 한 학술 실험실에서 생산하는 데 여전히 비용이 많이 듭니다.”
에 발표된 연구 과학은 발전합니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”