科学家借助仿生学意外地创造出世界上最轻的涂料
科学家借助仿生学意外地创造出世界上最轻的涂料以孔雀的羽毛为例。孔雀羽毛中的亚显微脊线和轮廓会使光线发生衍射，从而产生我们所看到的彩虹色和绿色。这种自然色彩被称为结构性色彩。中佛罗里达大学的科学家们已经开发出一种"独一无二"的涂料，模仿我们在自然界看到的结构性色彩。研究报告《超轻质子结构颜色涂料》的共同作者DebashisChanda和他的团队无意中发现了这一发现。最初的目标是使用电子束蒸发器制作一个长的连续铝镜。然而，在无数次失败的尝试之后，他们注意到铝结成一团，形成微观的"纳米岛"。这种结块使镜子无法形成镜子所需的高反射率表面。放大10倍的孔雀羽毛的丝状物。图片来源：WaldoNeil然而，他注意到，当环境光照射到纳米颗粒时，铝的电子变得激动起来，导致它们振荡。此外，电子与不同波长的光发生共振，这取决于纳米粒子的大小。白光打在不平坦的表面上，在最后反射成单一颜色之前，在其脊背上反弹。Chanda说："只要改变纳米粒子的尺寸，你实际上就可以创造出所有的颜色。"因此，该团队开始努力创造各种颜色的涂料，在双面镜中生长铝纳米片，然后专门将它们"溶解"成糖粉一样的灰尘。然后，他们将各种颜色的材料与粘合剂混合，制成涂料。由于其结构性质，只需要一个非常薄的涂层就可以给一个表面着色。他说，一滴葡萄干大小的涂料就能涂满一扇门的两面。这一特性使其成为超轻产品，这对航空业可能有极大帮助。一架波音747需要大约1000磅的油漆。Chanda估计，用他的团队的结构性颜色涂抹一架喷气机，只需要不到三磅，可以节省超过997磅的重量。这对于一个重量仅在100万磅以南的飞机来说，可能看起来并不重要。然而，仅仅节省一点重量，就可以转化为大量的燃料节省。国际航空贸易协会的发言人说："鉴于燃料已经是最大的一笔运营费用[去年约占30%]，航空公司总是对提高燃料效率感兴趣。"例如，美国航空公司估计，通过从其飞机上删除仅67磅的飞行员手册，它每年就节省了40万加仑的燃料和120万美元，通过改用较轻的油漆，从其737飞机上减去62磅，在2021年又节省了30万加仑。这种油漆的另一个优势是它的耐久性。由于太阳的氧化作用，航空公司每年最多重新给飞机喷漆四次。结构性颜色在阳光下不会褪色，这意味着只有当想改变颜色时才需要重新喷漆。油漆的最后一个特性使它有助于保持凉爽的环境。大多数飞机是白色的，以尽可能多地反射光线。吸收的红外辐射会被截留，使内部更加温暖。自然界有各种方法来增加颜色。结构散射是昌达的油漆所使用的机制。在蝴蝶翅膀（和孔雀羽毛）中发现的片状纳米结构散射入射光的蓝色成分，产生其特有的金属蓝色。初步测试表明，该团队的着色剂比传统油漆保持20-30华氏度的表面温度，无论颜色如何。它是喷涂飞机、汽车、房屋和其他建筑物的理想选择。如果它能将室内温度降低哪怕15度，就能节省大量用于空调的能源。研究人员现在面临的唯一问题是可扩展性。他们拥有制造小瓶的设备，但必须生产更多的小瓶才能真正实现商业化。该实验室正在寻求商业伙伴，以帮助将该涂料推向市场。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350927.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350927.htm
