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科學(xué)家借助仿生學(xué)意外地創(chuàng)造出世界上最輕的涂料

傳統(tǒng)的科學(xué)油漆是由黏合劑（如油）和重金屬（如鈷、赭石和鎘）制成的家借顏料，它們分別構(gòu)成藍(lán)色、助仿造出常州戴氏化工有限公司紅色和黃色。生學(xué)世界上最我們用顏料為人工世界著色，意外但在自然界中，地創(chuàng)蝴蝶和甲蟲等生物不用顏料就能顯示出充滿活力的涂料調(diào)色板。

以孔雀的科學(xué)羽毛為例。孔雀羽毛中的家借亞顯微脊線和輪廓會(huì)使光線發(fā)生衍射，從而產(chǎn)生我們所看到的助仿造出彩虹色和綠色。這種自然色彩被稱為結(jié)構(gòu)性色彩。生學(xué)世界上最常州戴氏化工有限公司

中佛羅里達(dá)大學(xué)的意外科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種"獨(dú)一無(wú)二"的涂料，模仿我們?cè)谧匀唤缈吹降牡貏?chuàng)結(jié)構(gòu)性色彩。研究報(bào)告《超輕質(zhì)子結(jié)構(gòu)顏色涂料》的涂料共同作者DebashisChanda和他的團(tuán)隊(duì)無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了這一發(fā)現(xiàn)。

最初的科學(xué)目標(biāo)是使用電子束蒸發(fā)器制作一個(gè)長(zhǎng)的連續(xù)鋁鏡。然而，在無(wú)數(shù)次失敗的嘗試之后，他們注意到鋁結(jié)成一團(tuán)，形成微觀的"納米島"。這種結(jié)塊使鏡子無(wú)法形成鏡子所需的高反射率表面。

然而，他注意到，當(dāng)環(huán)境光照射到納米顆粒時(shí)，鋁的電子變得激動(dòng)起來(lái)，導(dǎo)致它們振蕩。此外，電子與不同波長(zhǎng)的光發(fā)生共振，這取決于納米粒子的大小。白光打在不平坦的表面上，在最后反射成單一顏色之前，在其脊背上反彈。

Chanda說(shuō)："只要改變納米粒子的尺寸，你實(shí)際上就可以創(chuàng)造出所有的顏色。"

因此，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)始努力創(chuàng)造各種顏色的涂料，在雙面鏡中生長(zhǎng)鋁納米片，然后專門將它們"溶解"成糖粉一樣的灰塵。然后，他們將各種顏色的材料與粘合劑混合，制成涂料。由于其結(jié)構(gòu)性質(zhì)，只需要一個(gè)非常薄的涂層就可以給一個(gè)表面著色。他說(shuō)，一滴葡萄干大小的涂料就能涂滿一扇門的兩面。這一特性使其成為超輕產(chǎn)品，這對(duì)航空業(yè)可能有極大幫助。

一架波音747需要大約1000磅的油漆。Chanda估計(jì)，用他的團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)性顏色涂抹一架噴氣機(jī)，只需要不到三磅，可以節(jié)省超過(guò)997磅的重量。這對(duì)于一個(gè)重量?jī)H在100萬(wàn)磅以南的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，可能看起來(lái)并不重要。然而，僅僅節(jié)省一點(diǎn)重量，就可以轉(zhuǎn)化為大量的燃料節(jié)省。

國(guó)際航空貿(mào)易協(xié)會(huì)的發(fā)言人說(shuō)："鑒于燃料已經(jīng)是最大的一筆運(yùn)營(yíng)費(fèi)用[去年約占30%]，航空公司總是對(duì)提高燃料效率感興趣。"

例如，美國(guó)航空公司估計(jì)，通過(guò)從其飛機(jī)上刪除僅67磅的飛行員手冊(cè)，它每年就節(jié)省了40萬(wàn)加侖的燃料和120萬(wàn)美元，通過(guò)改用較輕的油漆，從其737飛機(jī)上減去62磅，在2021年又節(jié)省了30萬(wàn)加侖。

這種油漆的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它的耐久性。由于太陽(yáng)的氧化作用，航空公司每年最多重新給飛機(jī)噴漆四次。結(jié)構(gòu)性顏色在陽(yáng)光下不會(huì)褪色，這意味著只有當(dāng)想改變顏色時(shí)才需要重新噴漆。

油漆的最后一個(gè)特性使它有助于保持涼爽的環(huán)境。大多數(shù)飛機(jī)是白色的，以盡可能多地反射光線。吸收的紅外輻射會(huì)被截留，使內(nèi)部更加溫暖。

自然界有各種方法來(lái)增加顏色。結(jié)構(gòu)散射是昌達(dá)的油漆所使用的機(jī)制。在蝴蝶翅膀（和孔雀羽毛）中發(fā)現(xiàn)的片狀納米結(jié)構(gòu)散射入射光的藍(lán)色成分，產(chǎn)生其特有的金屬藍(lán)色。

初步測(cè)試表明，該團(tuán)隊(duì)的著色劑比傳統(tǒng)油漆保持30華氏度的表面溫度，無(wú)論顏色如何。它是噴涂飛機(jī)、汽車、房屋和其他建筑物的理想選擇。如果它能將室內(nèi)溫度降低哪怕15度，就能節(jié)省大量用于空調(diào)的能源。

研究人員現(xiàn)在面臨的唯一問(wèn)題是可擴(kuò)展性。他們擁有制造小瓶的設(shè)備，但必須生產(chǎn)更多的小瓶才能真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。該實(shí)驗(yàn)室正在尋求商業(yè)伙伴，以幫助將該涂料推向市場(chǎng)。