Исследователи Университета Кобе создали легкое цветное покрытие на основе кремниевых наносфер. Материал обходится без традиционных органических пигментов, сохраняет заданный оттенок и имеет глянцевую поверхность. Разработку можно наносить на крупные предметы сложной формы.
В обычных красках цвет обеспечивают пигменты, которые со временем выгорают под воздействием света. Для получения насыщенного оттенка приходится наносить толстый слой, из-за чего увеличивается масса изделия. Особенно важно это для авиации: покрытие широкофюзеляжного самолета может весить несколько сотен килограммов.
Японские ученые применили принцип структурной окраски, при котором цвет появляется благодаря взаимодействию света с микроскопическими элементами поверхности. Подобный механизм можно наблюдать в ярком оперении павлинов. Ранее такие материалы могли менять оттенок при изменении угла обзора, оставаться матовыми или терять свойства после нанесения защитного слоя.
Команда материаловеда Хироси Сугимото заключила кремниевые наносферы в оболочки из диоксида кремния. Такая оболочка защищает частицы, задает расстояние между ними и способствует их упорядоченному расположению. Благодаря этому поверхность отражает свет более направленно, приобретает блеск и при этом не дает переливающегося эффекта.
Для формирования насыщенного цвета достаточно одного слоя наночастиц. По расчетам разработчиков, масса покрытия для широкофюзеляжного самолета может составить несколько сотен граммов вместо нескольких сотен килограммов. При этом технология пока находится на лабораторной стадии и не готова к использованию в качестве авиационной краски.
Результаты исследования опубликованы в журнале Small Structures, сообщает Phys.org. В дальнейшем ученые планируют наладить масштабное производство и добавить покрытию функции датчика, фотокатализатора и системы управления энергией.