Cercetătorii dezvoltă un tip de vopsea structurală lucioasă care nu se decolorează, aplicabilă pe obiecte 3D
Un cercetător în domeniul ingineriei materialelor a creat un tip de acoperire cu culoare structurală, care este lucioasă și poate fi aplicată pe suprafețe mari, tridimensionale. Echipa sa a demonstrat, de asemenea, că adăugarea unui strat de protecție nu modifică semnificativ nuanța, ceea ce face tehnologia utilă pentru aplicații practice.
„Acoperirile colorate ar trebui să ofere culoare vie, luminozitate, luciu și durabilitate pe termen lung, însă nicio tehnologie existentă nu satisface simultan toate aceste cerințe”, a declarat inginerul de materiale Hiroshi Sugimoto de la Universitatea Kobe.
Vopselele convenționale se bazează de obicei pe straturi relativ groase de pigmenți care se decolorează în timp și adaugă greutate semnificativă. În schimb, culoarea structurală, asemănătoare celei întâlnite la păuni, nu este supusă decolorării fotochimice care afectează pigmenții organici, dar necesită o aliniere precisă și își schimbă nuanța în funcție de unghiul de vizualizare. În plus, astfel de rețele structurale sunt incompatibile cu straturile de protecție.
Sugimoto a dezvoltat anterior nanosphere de siliciu ca o abordare complet nouă pentru culoarea structurală, care creează o colorare independentă de unghi. Mai recent, grupul său a reușit imprimarea cu jet de cerneală pentru această tehnologie. Totuși, până acum, reflectanța era difuză, ceea ce însemna că suprafețele lipseau de luciu, dar tehnica ce a permis imprimarea cu jet de cerneală a deschis o cale către soluție.
„Împachetarea nanospherelor în cochilii de silice nu doar protejează particulele, dar le și controlează spațierea și ar trebui să îmbunătățească auto-asamblarea în rețele ordonate”, explică Sugimoto. Acest lucru ar trebui să reducă reflectanța difuză, făcând culoarea lucioasă.
Într-un studiu publicat în revista Small Structures, echipa sa demonstrează luciul și controlul asupra acestuia, aplicând acoperirea pe suprafețe mari 3D. În plus, au arătat că adăugarea unui strat de protecție nu a modificat semnificativ nuanța.
„Cel mai interesant aspect al acestei lucrări este că demonstrează acoperiri cu culoare structurală lucioase, non-iridescente și cu strat de protecție pentru obiecte 3D într-o singură platformă, ceea ce face tehnologia utilă pentru aplicații practice”, explică Sugimoto.
Acoperirile sunt extrem de ușoare, cu opacitate și luminozitate ridicate obținute doar printr-un singur strat de nanosphere de siliciu. Dacă ar fi aplicate pe avioane de linie cu fuselaj larg, ar reduce greutatea acoperirilor lor, care în prezent adaugă câteva sute de kilograme, la câteva sute de grame – mai puțin decât un pachet de lapte pentru întregul avion.
Nanoparticulele sunt fabricate din siliciu, un material netoxic care poate fi obținut din industria semiconductorilor, și din silice, unul dintre cele mai abundente materiale din scoarța terestră. Combinat cu natura lor care nu se decolorează, acoperirile colorate ar putea deveni mult mai puțin solicitante din punct de vedere al resurselor în viitor.
Sugimoto este implicat în înființarea unei companii pentru a extinde producția pentru uz industrial. Gândindu-se la amploarea aplicațiilor posibile, el explică: „Procesul este compatibil cu metode de acoperire scalabile, cum ar fi pulverizarea, acoperirea cu slot-die și procesarea roll-to-roll.”
Dar Sugimoto este și un om de știință, iar perspectiva sa depășește acoperirile colorate. El spune: „Vrem să extindem aplicațiile posibile ale științei din spatele tehnologiei noastre dincolo de colorare. Privind în perspectivă, ne propunem să dezvoltăm acoperiri multifuncționale cu nanoparticule de siliciu care combină colorarea structurală cu funcții optice suplimentare, cum ar fi detectarea, fotocataliza și gestionarea energiei.”
