Atramenty v nanorozmeroch by mohli odľahčiť lietadlá o stovky kíl
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 8. 2. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci z Univerzity v Kobe vytvorili nový „štrukturálny farebný atrament“ s hrúbkou len 100-200 nanometrov, ktorý ukazuje jasné farby zo širokých pozorovacích uhlov bez vyblednutia, pričom váži menej ako pol gramu na meter štvorcový.
Bežné farby a pigmenty absorbujú určité vlnové dĺžky svetla a odrážajú iné, ale to má tendenciu ich degradovať na molekulárnej úrovni, čo vedie k vyblednutiu. Na druhej strane štrukturálne farby odrážajú celé spektrum svetla z paralelných nanoštruktúr, ktoré sú od seba vzdialené presne tak, aby rušili určité vlnové dĺžky. Je to efekt, ktorý dáva motýlím krídlam a pávím perám ich nádherné, trblietavé odtiene.
Pretože svetlo nie je absorbované, ale len odrážané od štruktúr, farby neblednú. Efekt však často veľmi závisí od uhla pohľadu, čo vedie k oslnivo krásnym žiarivým farbám v prírode, no pre väčšinu priemyselných farieb je to nepoužiteľné.
Tím z Univerzity v Kobe preto skúmal nový spôsob vytvárania štruktúrnych farieb. Namiesto použitia paralelných nanoštruktúr ich metóda využíva malé kryštalické kremíkové guľôčky. Prostredníctvom javu nazývaného ako Mie rezonancia tieto nanoguľôčky odrážajú určité vlnové dĺžky oveľa silnejšie ako iné, pričom tieto vlnové dĺžky sa menia s veľkosťou častíc.
Inými slovami, ak sa zmení veľkosť týchto častíc, zmení sa farba materiálu. Neexistuje žiadny efekt dúhovania, pretože guľôčky odrážajú svetlo vo všetkých smeroch. Výskumníci dokázali, že tieto atramenty sa dajú tlačiť. A čo je pozoruhodné, farba je najsilnejšia, keď majú nanoguľôčky okolo seba malý priestor, namiesto toho, aby boli tesne zbalené. Takže menej je viac.
„Jedna vrstva riedko rozmiestnených kremíkových nanočastíc s hrúbkou iba 100 – 200 nanometrov vykazuje jasné farby, ale váži menej ako pol gramu na meter štvorcový,“ hovorí materiálový inžinier Sugimoto Hiroshi. „To robí z našich kremíkových nanosfér jeden z najsvetlejších farebných povlakov na svete.“
Jednou z oblastí, ktoré volajú po superľahkých farbách, je letecký sektor. Dopravné lietadlá podľa Simple Flying prepravujú medzi 272 – 544 kg farby, a všetko, čo lietadlo nesie, má priamy vplyv na spotrebu paliva.
„Ak použijeme náš atrament na báze nanoguľôčok,“ hovorí Sugimoto, „mohli by sme byť schopní znížiť hmotnosť na menej ako 10 percent.“
Takže kamkoľvek lietadlo letí, spáli o niečo menej paliva, približne toľko, ak by mohlo prepravovať o päť až šesť dospelých mužských pasažierov menej. Navyše, bežná farba má tendenciu blednúť, čo si vyžaduje nákladné prestriekanie s objemom až 455 litrov. Tieto nové štrukturálne farebné atramenty vôbec nevyblednú, takže aj keď budú určite drahšie na výrobu, vydržia neobmedzene dlho a ušetria peniaze počas životnosti lietadla.
Výskum je opísaný v ACS Applied Nano Materials.
