美国研究人员开发了一种新的纳米涂层，只需要非常薄的一层就能产生足够的色彩效果
2024年11月18日
7541
指南
亮点速览
中佛罗里达大学的研究人员开发了一种开创性的纳米涂层，其重量仅为波音747的1.3千克，比传统500千克显着减少。利用结构色技术，这种创新的涂料不仅重量轻，而且环保，承诺更高的稳定性和更少的污染。该涂层用途广泛，适用于各种表面，并可能改变飞机和其他工业应用的未来。
美国的科学家发明了一种新型纳米涂层，只需极少量的材料即可制成非常轻的涂层，每平方米仅需0.4克，创造了记录。
中佛罗里达大学的团队最近在美国期刊《科学进展》上发表了一篇文章，称传统的波音747涂料约500公斤，可以用仅重1.3公斤的涂料替代。其生产方法非常简单，适用于各种表面。这种纳米涂层使用了一种名为“结构色”的颜色生成技术，通过材料微结构的物理和光学特性呈现颜色，而无需使用颜料。
结构色现象在自然界中以多种形式存在，包括蝴蝶翅膀和孔雀羽毛。所有用于商业化各阶段的涂层系统都依赖颜料，通过颜料分子吸收特定波长的光来产生颜色效果。纳米结构色涂层应该比颜料涂层更稳定，永不褪色，并且污染更少。现有的制备这些涂层的方法一直昂贵且效率低下，不适合大规模生产。在中佛罗里达大学，研究人员使用铝镜层作为基底，在其上涂覆氧化铝，然后使用半导体行业常用的技术在基底上沉积铝纳米颗粒，形成不连接的“纳米岛”群岛。
由这种“纳米岛”颗粒层、氧化铝层和铝镜组成的三明治结构具有一些独特的光学特性。每个“纳米岛”之间的距离以及氧化铝层的厚度决定了结构可以与哪种波长的光共振以及呈现什么颜色。不同的沉积速度会改变颜色材料的颜色。在制备过程中，整个结构附着在一层厚厚的水溶性聚合物膜上。制备完成后，去除聚合物，形成碎片化的纳米结构色材料。研究人员将这种材料与亚麻籽油混合，开发了一种可能适用于多种表面的涂层。
研究结果表明，100到150纳米厚的涂层即可呈现全彩效果，而传统涂层需要几微米厚（1微米=1000纳米）才能呈现全彩效果。此外，由于结构色现象的一些固有特性，这类材料通常具有彩虹效应，即从不同角度看到的颜色不同，这使其在许多涂层应用中不可接受。新材料在一定程度上克服了这一缺点，因此具有进一步的应用前景。
2026年01月29日 15:29:52
2024年08月21日 14:42:51
2024年08月21日 14:28:52
2024年08月21日 14:20:10
2024年08月21日 15:01:27
