新華社北京3月16日電美國研究人員開發出一種新型納米涂料,只需要極薄的一層就能產生充足的色彩效果,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“結構色”的色彩呈現技術,即利用物質微細結構的物理光學特性來呈現色彩,不需要色素。結構色現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的,通過色素分子吸收特定波長的光來產生色彩效果。納米結構色涂料比負離子涂料色素涂料更穩定,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,不適合大規模生產。

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,然后采用半導體工業廣泛應用的電子束蒸發技術,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構具有獨特光學性質。各“納米島”之間的距離,以及氧化鋁層的厚度,決定了該結構能與什么波長的光發生諧振、呈現什么樣的色彩,調整沉積速度就能改變材料的顏色。

在制備過程中,整個結構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構色材料。研究人員將該材料與亞負離子涂料麻籽油混合,制成可應用于各種表面的涂料。結果顯示,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,由于結構色現象的固有特性,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,這在很多涂料應用領域并不合適。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用前景。(完)