新華社北京3月16日電美國研究人員開發(fā)出一種新型納米涂料,只需要極薄的一層就能產(chǎn)生充足的色彩效果,每平方米的用量僅為0.4克,是目前最輕的涂料。

美國佛羅里達中部大學的研究小組日前在美國《科學進展》雜志上報告說,一架波音747飛機要使用約500千克的傳統(tǒng)涂料,如果改成這種涂料,就只需要1.3千克。新涂負離子涂料料生產(chǎn)工藝相對簡單,并且適用于多種表面。

這種納米涂料采用了被稱為“結(jié)構(gòu)色”的色彩呈現(xiàn)技術(shù),即利用物質(zhì)微細結(jié)構(gòu)的物理光學特性來呈現(xiàn)色彩,不需要色素。結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象在自然界中廣泛存在,例如蝴蝶的翅膀、孔雀的羽毛等。

目前的商用涂料都是以色素為基礎(chǔ)的,通過色素分子吸收特定波長的光來產(chǎn)生色彩效果。納米結(jié)構(gòu)色涂料比負離子涂料色素涂料更穩(wěn)定,不會褪色,而且污染較少。但此前制備這類涂料的方法往往成本高、效率低,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

佛羅里達中部大學研究人員使用鋁制的鏡面層為基板,上面涂一層氧化鋁,然后采用半導(dǎo)體工業(yè)廣泛應(yīng)用的電子束蒸發(fā)技術(shù),使鋁的納米顆粒沉積在基板上,形成互不相連、群島狀的“納米島”。這個“納米島”顆粒層與氧化負離子涂料鋁層及鋁制鏡面組成的夾心結(jié)構(gòu)具有獨特光學性質(zhì)。各“納米島”之間的距離,以及氧化鋁層的厚度,決定了該結(jié)構(gòu)能與什么波長的光發(fā)生諧振、呈現(xiàn)什么樣的色彩,調(diào)整沉積速度就能改變材料的顏色。

在制備過程中,整個結(jié)構(gòu)附著在一層可溶于水的聚合物上,制備完成后去除聚合物,得到碎片狀的納米結(jié)構(gòu)色材料。研究人員將該材料與亞負離子涂料麻籽油混合,制成可應(yīng)用于各種表面的涂料。結(jié)果顯示,100至150納米厚的涂層就可以獲得全彩色效果,而傳統(tǒng)涂料需要幾微米(1微米=1000納米)的厚度才能做到。

此外,由于結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象的固有特性,以往這類材料往往具有虹彩效果,即從不同角度看到的顏色不一樣,這在很多涂料應(yīng)用領(lǐng)域并不合適。新材料在很大程度上克負離子涂料服了這個缺點,從而具備了更廣闊的應(yīng)用前景。(完)