Японские исследователи разработали цветное покрытие на основе кремниевых наносфер, которому не нужны обычные органические пигменты. Материал сохраняет насыщенный оттенок, имеет глянцевую поверхность и может наноситься на объёмные трёхмерные объекты. О разработке Университета Кобе сообщает Phys.org, результаты работы опубликованы в журнале Small Structures.
Цвет без пигмента
В традиционной краске оттенок создают пигменты. Под воздействием света они со временем выгорают, а для получения плотного цвета приходится наносить достаточно толстый слой. Это увеличивает массу конструкции. Для широкофюзеляжного самолёта общий вес лакокрасочного покрытия может достигать нескольких сотен килограммов.
Японские специалисты пошли другим путём и использовали структурную окраску. В ней цвет появляется благодаря взаимодействию света с микроскопической структурой поверхности, а не за счёт красителя. Похожий принцип можно увидеть в природе — например, в окраске павлиньих перьев.
Однако у существующих материалов есть недостатки: их оттенок может меняться при изменении угла зрения, поверхность часто получается матовой, а нанесение защитного слоя способно ухудшать оптические свойства.
Наносферы обеспечили блеск
Команда материаловеда Хироси Сугимото заключила кремниевые наносферы в оболочки из диоксида кремния. Она одновременно защищает частицы, задаёт расстояние между ними и позволяет формировать упорядоченную структуру.
Благодаря этому свет отражается более направленно. Поверхность получает выраженный глянец, при этом покрытие не приобретает характерного переливающегося эффекта, свойственного некоторым видам структурной окраски.
Ещё одно преимущество технологии — для формирования плотного цвета достаточно одного слоя наночастиц.
Разница в массе — в тысячи раз
По расчётам разработчиков, если применить такую технологию для широкофюзеляжного самолёта, масса покрытия может составить всего несколько сотен граммов вместо нескольких сотен килограммов. Таким образом, потенциальная разница достигает примерно тысячи раз.
При этом технология пока находится на лабораторной стадии и не является готовой заменой авиационным лакокрасочным материалам.
В дальнейшем исследователи планируют масштабировать производство. Кроме декоративной функции, покрытие хотят приспособить для работы в качестве датчика, фотокатализатора и элемента управления энергией.