日本創「奈米墨水」 幫飛機減少90%塗漆重量
神戶大學的研究人員發明了一種新型的「結構色彩墨水」，厚度僅100-200奈米，能夠從廣角度展現鮮艷的顏色且不褪色，同時每平方米的重量不到半克。
普通的油漆和顏料會吸收某些波長的光並反射其他波長，但這容易在分子層面上導致退化，從而褪色。
結構色彩其實就是一種特別的顏色，它不是用染料來上色，而是用超微小的結構在材料表面排列得剛剛好，來反射光線。這就像蝴蝶翅膀或孔雀羽毛上閃閃發光的顏色，那些顏色不會因為太陽曬而褪色，因為光只是從這些微小結構反射出來的，而不是真的被吸收。不過，這種顏色看起來會隨著你看的角度改變，有時候會閃閃發亮得讓人目不轉睛。在大自然中這樣很漂亮，但如果在車子或電器上看到，可能就會覺得太花哨了。
神戶大學的團隊研究了一種創建結構色的新方法。與其使用平行奈米結構，他們的方法使用微小的結晶矽球。通過所謂的「Mie共振現象」，這些奈米級球體反射某些波長的光要，比其他波長強得多——這些波長隨著顆粒大小而變化。
換句話說，改變這些顆粒的大小，就能改變材料的顏色。由於球體在所有方向上反射光，所以沒有虹彩效應。研究人員已經證明這些墨水可以被印刷。而且值得注意的是，當奈米球體周圍有一點空間，而不是緊密排列時，顏色最強烈——所以「少即是多」。
沒有虹彩效應 可在所有球體方向反光
神戶大學的材料工程師杉本洋在說：「單層稀疏分布的矽奈米顆粒，厚度僅有100-200奈米，但顯示出鮮艷的顏色，且每平方米的重量不到半克。這使我們的矽納米球成為世界上最輕的彩色塗層之一。」
一項領域迫切需要超輕量級的油漆是航空領域。，客機攜帶的油漆重量在272-544公斤之間，而飛機攜帶的每一樣東西都直接影響燃油效率。
杉本說：「如果我們使用基於奈米球的墨水，我們可能能將重量減少到原來的不到10%。」
所以無論飛機飛往何處，它都會燃燒更少的燃料——大約相當於如果它攜帶的成年男性乘客少5~6位。
更重要的是，普通的油漆傾向於褪色，需要重新噴漆，耗費高達455升（120加侖）的油漆和20萬美元的成本。這些新的結構色彩墨水根本不會褪色，所以雖然它們初期可能更貴，但它們將無限期地持久，從而在飛機的服務壽命中節省金錢。
這項研究已發表在《ACS應用奈米材料》期刊上。
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首圖來源：DALL.E
圖片來源： ACS Applied Nano Materials cc By4.0
參考論文：
1.Monolayer of Mie-Resonant Silicon Nanospheres for Structural Coloration
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