ナノテクノロジーペイントにより、色褪せない鮮やかな色が実現します。

顔料ではなくアルミニウムのナノ粒子から色を得るペイントは、信じられないほど軽量で反射性も高い By Alex Wilkins 2023 年 3 月 8 日ナノ粒子間の距離の調整

顔料ではなくアルミニウムのナノ粒子から色を得るペイントは、信じられないほど軽量で反射性も優れています。

アレックス・ウィルキンス著

2023 年 3 月 8 日

ナノ粒子間の距離を調整することでさまざまな色を生み出す

パブロ・チェンシロ=アバド、ダニエル・フラン

蝶の羽をイメージしたナノテクノロジー塗料は非常に軽量なため、ボーイング 747 型機に使用すると機体の質量を 0.5 トン削減できる可能性がある。

絵の具の色は通常、特定の波長の光を吸収し、残りの波長を反射する分子である顔料に由来します。これらの顔料の中には、環境を汚染する可能性があり、除去するのが難しく、特に極度の暑さや長時間の太陽光の下では時間の経過とともに退色する可能性があります。

今回、セントラルフロリダ大学のデバシス・チャンダ氏らは、ワイングラスに特定の波長の音を共鳴させるのと同じように、特定の波長の光を捕らえて共鳴させるアルミニウムナノ粒子のフレークを代わりに使用する、顔料を含まない塗料を設計した。閉じ込められた波長は顔料の吸収に似ており、ナノマテリアルに特徴的な色を与えます。

この現象は構造共鳴であり、蝶の羽に色を与えることもあります。「色は光を吸収する分子に基づくものではなく、単に無色の物質の構造的配置にすぎません」とチャンダ氏は言います。

塗料を作るために、チャンダと彼のチームは電子ビームを使用して、同じ材料の鏡上にアルミニウムのナノ粒子を堆積させた。これらの粒子間の距離は、粒子が堆積する速度によって設定され、粒子が「吸収」する光の波長を決定し、残りの波長が絵の具の色になります。これは、チャンダと彼のチームがペイントの色を簡単に選択できることを意味します。

次に、研究チームはこれらのナノ粒子シートを薄片化し、その薄片を亜麻仁油と混合して塗料を作成した。塗料のコートの厚さはわずか 150 ナノメートルで、驚くほど軽量です。チャンダ氏によると、これで覆われたボーイング 747 の場合、通常の塗料では 500 キログラム必要な塗料が、わずか 1.3 キログラムで済みます。

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この塗料は反射性も高いため、車や家を涼しく保つために使用でき、顔料が含まれていないため色褪せません。

インペリアル・カレッジ・ロンドンのジョン・ペンドリー氏によると、これらのナノ構造の光学効果は何十年にもわたって実験室で実証されてきたが、それを使って絵の具を作るのは新しいことだという。「彼らの功績は、これらの既知の効果を、かなり標準的な工業プロセスで実現したことです」と彼は言います。

参考雑誌:

科学の進歩 DOI: 10.1126/sciadv.adf7207

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