Nové nátěry z křemíkových nanočástic: Lesklé barvy, které nikdy nevyblednou a váží jen gramy

Inženýr materiálů Hiroshi Sugimoto z Kobe University vyvinul revoluční nátěr, který využívá strukturní barvy a slibuje lesklý, nevybledávající vzhled pro velké trojrozměrné povrchy.

Inženýr materiálů Hiroshi Sugimoto z Kobe University vyvinul revoluční nátěr, který využívá strukturní barvy a slibuje lesklý, nevybledávající vzhled pro velké trojrozměrné povrchy. Jeho tým navíc prokázal, že přidání ochranné vrstvy významně nemění odstín, což technologii otevírá cestu k širokému uplatnění v reálném světě.

Konvenční nátěry se obvykle spoléhají na relativně silné pigmentové vrstvy, které časem blednou a výrazně zvyšují hmotnost. Strukturní barvy, jako ty u pávů, sice nepodléhají blednutí způsobenému světlem, ale vyžadují přesné uspořádání a mění barvu v závislosti na úhlu pohledu. Navíc jsou takové strukturní uspořádání neslučitelné s ochrannými vrstvami.

Sugimoto již dříve vyvinul křemíkové nanokuličky jako zcela nový přístup ke strukturní barvě, který vytváří zbarvení nezávislé na úhlu pohledu. Nyní jeho tým dosáhl lesku a možnosti kontroly nad ním při aplikaci nátěru na velké 3D povrchy. Klíčem k řešení bylo zabalení nanokuliček do křemičitých obalů, které nejen chrání částice, ale také kontrolují jejich rozestupy a zlepšují jejich samoorganizaci do úhledných polí. To snižuje difúzní odraz a dodává barvě lesk.

Nátěry jsou výjimečně lehké, s vysokou opacitou a jasem dosaženým jedinou vrstvou křemíkových nanokuliček. Pokud by se tato technologie aplikovala na širokotrupá letadla, snížila by hmotnost jejich nátěrů ze stovek kilogramů na pouhých několik stovek gramů – méně než balení mléka pro celé letadlo. Nanokuličky jsou vyrobeny z křemíku, netoxického materiálu, který lze získat ze polovodičového průmyslu, a křemíku, jednoho z nejhojnějších materiálů v zemské kůře. V kombinaci s jejich nevybledávající povahou by se barevné nátěry mohly v budoucnu stát mnohem méně náročnými na zdroje.

Sugimoto se podílí na zakládání společnosti, která má rozšířit výrobu pro průmyslové využití. Proces je kompatibilní se škálovatelnými metodami nanášení, jako je stříkání, nanášení štěrbinovou matricí a zpracování roll-to-roll. Vědci se však dívají i za hranice pouhých barevných nátěrů. Chtějí rozšířit možné aplikace vědy, která stojí za jejich technologií, a vyvinout multifunkční nátěry z křemíkových nanočástic, které kombinují strukturní zbarvení s dalšími optickými funkcemi, jako je snímání, fotokatalýza a řízení energie.