Ученые из Университета Кобе в Японии создали покрытие, которое придает поверхностям яркий глянцевый цвет без использования пигментов. Разработка основана на кремниевых наночастицах и, по данным авторов, сохраняет цвет лучше обычных пигментных покрытий. Результаты опубликованы в журнале Small Structures.
Вместо пигмента исследователи используют так называемый структурный цвет — яркий оттенок, который возникает из-за физического взаимодействия световых волн с микроскопическими структурами, а не из-за химических красок. В природе такой принцип, например, создает окраску перьев павлина. Ранее подобные покрытия меняли цвет в зависимости от угла зрения и давали матовое отражение, поэтому их было трудно применять на реальных объектах.
Команда инженера по материалам Хироси Сугимото решила проблему, заключив кремниевые наносферы в оболочки из диоксида кремния. Такая конструкция помогает частицам самостоятельно выстраиваться в более упорядоченную структуру и уменьшает рассеяние света. В результате покрытие становится глянцевым, а его цвет остается стабильным при изменении угла обзора.
Исследователи испытали материал на крупных трехмерных поверхностях и показали, что поверх него можно наносить защитный слой без значительного изменения оттенка. При этом для получения яркого и непрозрачного цвета достаточно одного слоя наночастиц. По словам Сугимото, сочетание глянца, отсутствия радужного эффекта и возможности защищать покрытие делает технологию перспективной для практического применения.
Особенно заметной может оказаться экономия веса. Авторы подсчитали, что при использовании материала для широкофюзеляжного пассажирского самолета масса покрытия вместо нескольких сотен килограммов могла бы составить всего несколько сотен граммов. Наночастицы производят из кремния и диоксида кремния — распространенных и нетоксичных материалов.
Разработчики уже работают над масштабированием технологии. По их словам, покрытие совместимо с промышленными способами нанесения, включая распыление и рулонную обработку. В будущем исследователи хотят использовать те же наноструктуры не только для получения цвета, но и для создания покрытий с дополнительными функциями, например для сенсоров и настраиваемого света.
Ранее ученые создали охлаждающую фиолетовую одежду, которая отводит тепло в космос.