Американские исследователи разработали новое нанопокрытие, которое требует только очень тонкого слоя для получения достаточных цветовых эффектов.

Учёные из Соединённых Штатов изобрели новый тип нанопокрытия, которое можно превратить в очень лёгкое покрытие, используя лишь небольшое количество материала — всего 0,4 грамма на квадратный метр, что является рекордом.

Команда Университета Центральной Флориды недавно опубликовала статью в американском журнале Science Advances, в которой говорится, что традиционную краску для Boeing 747, весом около 500 килограммов, можно заменить краской весом всего 1,3 килограмма. Метод производства довольно прост и применим к различным поверхностям. Это нанопокрытие использует технологию генерации цвета, называемую "структурный цвет", которая использует физические и оптические свойства микроструктуры материала для отображения цветов без использования пигментов.

Феномены структурного цвета естественным образом существуют в различных формах, включая крылья бабочек и перья павлинов. Все системы покрытий, используемые на различных стадиях коммерциализации, основаны на пигментах и создают цветовые эффекты за счёт поглощения определённых длин волн света молекулами пигмента. Наноструктурированные цветные покрытия должны быть более стабильными, чем пигментные покрытия, никогда не выцветать и вызывать меньше загрязнений. Существующие методы подготовки таких покрытий всегда были дорогими и неэффективными, что делает их непригодными для массового производства. В Университете Центральной Флориды исследователи использовали алюминиевый зеркальный слой в качестве подложки, покрыли его оксидом алюминия, а затем нанесли алюминиевые наночастицы на подложку с использованием техники, обычно применяемой в полупроводниковой промышленности, чтобы сформировать несвязанные архипелаги "нано-островков".

Сэндвич-структура, состоящая из слоя частиц "нано-островков", слоя оксида алюминия и алюминиевого зеркала, обладает уникальными оптическими свойствами. Расстояние между каждым "нано-островком" и толщина слоя оксида алюминия определяют, с какой длиной волны света структура может резонировать и какой цвет она будет отображать. Различные скорости осаждения изменяют цвет материала. В процессе подготовки вся структура прикрепляется к толстому слою водорастворимой полимерной плёнки. После подготовки полимер удаляется, образуя фрагментированный наноструктурированный цветной материал. Исследователи смешали этот материал с льняным маслом, чтобы разработать покрытие, которое может быть подходящим для различных поверхностей.

Результаты показывают, что покрытие толщиной от 100 до 150 нанометров может отображать полный цветовой эффект, в то время как традиционные покрытия требуют толщины в несколько микрон (1 микрон = 1000 нанометров) для достижения такого эффекта. Кроме того, из-за некоторых присущих феномену структурного цвета характеристик такие материалы часто имеют радужный эффект, то есть цвет, видимый под разными углами, отличается, что делает их неприемлемыми для многих применений покрытий. Новый материал в определённой степени преодолевает этот недостаток, что открывает для него дальнейшие перспективы применения.