Mực nano có thể làm nhẹ máy bay hàng trăm kilogram
Các nhà nghiên cứu của Đại học Kobe đã tạo ra một loại mực màu cấu trúc mới, chỉ dày 100-200 nanomet, hiển thị màu sắc tươi sáng từ góc nhìn rộng, không phai màu, trong khi nặng chưa đến nửa gram trên một mét vuông (0,002 oz mỗi foot vuông).
Sơn và sắc tố thông thường hấp thụ các bước sóng ánh sáng nhất định và phản xạ các bước sóng khác, nhưng điều này có xu hướng làm suy giảm chúng ở cấp độ phân tử, dẫn đến mờ dần.
Mặt khác, màu sắc cấu trúc phản chiếu toàn bộ quang phổ ánh sáng từ các cấu trúc nano song song, đặt khoảng cách vừa phải để loại bỏ các bước sóng nhất định. Đó là hiệu ứng mang lại cho cánh bướm và lông công màu sắc tuyệt đẹp, lung linh của chúng. Bởi vì ánh sáng không được hấp thụ, chỉ phản xạ ra khỏi các cấu trúc, màu sắc không phai - nhưng hiệu ứng thường phụ thuộc nhiều vào góc nhìn, dẫn đến ánh kim rực rỡ đẹp trong tự nhiên, nhưng hơi ngoài kia đối với hầu hết các màu công nghiệp.
Nhóm Kobe đã nghiên cứu một cách mới để tạo ra màu sắc cấu trúc. Thay vì sử dụng các cấu trúc nano song song, phương pháp của họ sử dụng các quả cầu silicon nhỏ, tinh thể. Thông qua một hiện tượng gọi là cộng hưởng Mie, những quả cầu quy mô nano này phản xạ các bước sóng nhất định mạnh hơn nhiều so với các bước sóng khác - và các bước sóng này thay đổi theo kích thước của các hạt.
|
Mực màu cấu trúc siêu nhẹ: có thể in, không óng ánh và không phai màu |
Nói cách khác, thay đổi kích thước của các hạt đó và bạn thay đổi màu sắc của vật liệu. Không có hiệu ứng ánh kim, bởi vì các quả cầu phản chiếu ánh sáng theo mọi hướng. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh những loại mực này có thể được in. Và đáng chú ý, màu sắc mạnh nhất khi các quả cầu nano có một khoảng trống nhỏ xung quanh chúng, thay vì được đóng gói chặt chẽ - vì vậy ít hơn là nhiều hơn.
"Một lớp hạt nano silicon phân bố thưa thớt với độ dày chỉ 100-200 nanomet cho thấy màu sắc tươi sáng nhưng nặng chưa đến nửa gram trên một mét vuông", kỹ sư vật liệu Kobe Sugimoto Hiroshi cho biết trong một thông cáo báo chí. "Điều này làm cho các quả cầu nano silicon của chúng tôi trở thành một trong những lớp phủ màu sáng nhất trên thế giới."
Một lĩnh vực đang kêu gọi sơn siêu nhẹ là lĩnh vực hàng không. Máy bay, theo Simple Flying, mang theo từ 272-544 kg) 600-1.200 lb) sơn - và mọi thứ máy bay mang theo đều có tác động trực tiếp đến hiệu quả nhiên liệu.
|
Các nanosphere trong lọ phủ methanol có mầu sắc khác với khi được áp dụng cho bề mặt dưới dạng một lớp đơn |
"Nếu chúng ta sử dụng mực in dựa trên không gian nanosphere," Sugimoto nói, "chúng ta có thể giảm trọng lượng xuống dưới 10% trong số đó."
Vì vậy, bất cứ nơi nào máy bay bay, nó sẽ đốt cháy ít nhiên liệu hơn một chút - tương đương với việc nó có thể chở ít hơn năm đến sáu hành khách nam trưởng thành.
Hơn nữa, sơn ol 'thông thường có xu hướng phai màu, đòi hỏi phải phun lại với điều chỉnh lên đến 455 L (120 gal) sơn và 200.000 đô la Mỹ. Những loại mực màu cấu trúc mới này sẽ không phai chút nào, vì vậy trong khi chúng chắc chắn sẽ đắt hơn ở phía trước, chúng sẽ tồn tại vô thời hạn, tiết kiệm tiền trong suốt tuổi thọ của máy bay.
|
Một kính hiển vi điện tử quét qua cho thấy các hạt tròn gần như hoàn hảo có kích thước đồng đều |
Những máy này có xu hướng hoạt động trong vài thập kỷ - miễn là chúng không có chữ "Boeing", "737" và "Max" được viết trên chúng - vì vậy vẫn có thể có một trường hợp kinh doanh mạnh mẽ cho các loại mực màu cấu trúc siêu mỏng này khi chúng sẵn sàng để sản xuất.
Tạp chí ACS Applied Nano Materials