Koniec z rdzewiejącymi blachami w samochodach? Nadzieję dają skrzydła motyla

Naukowcy opracowali nową farbę, która odbija ciepło, może być w dowolnym kolorze i teoretycznie ma wytrzymałość, którą można mierzyć w setkach lat. Poza tym jest nadzwyczajnie wydajna - do pomalowania przeciętnego domu wystarczyłaby zaledwie jedna puszka! Jej sekretem jest to, jak jest skonstruowana. To słowo dobrze tutaj pasuje, ponieważ kolor farby nie bierze się z pigmentu, jak w przypadku zwykłych farb, a jest efektem skomplikowanego układu nanocząsteczek w jej strukturze. Stąd jej nazwa: farba plazmowa.

Jedną z głównych korzyści z wprowadzenia tej farby na rynek jest to, że bardzo dobrze sprawdza się ona w utrzymywaniu pomalowanych powierzchni w stałej temperaturze. Jej struktura ma zdolność do odbijania całego widma podczerwieni, co oznacza, że ciepło nie jest przez nią absorbowane, a odbijane.

Naukowcy przekonują, że powierzchnie pod nową farbą pozostają o 13 do 16 stopni Celsjusza chłodniejsze od tych pokrytych zwykłymi farbami. To daje nadzieje na uzyskanie dużych oszczędności energii zużywanej do chłodzenia pomieszczeń. Można by nimi pokrywać elewacje i dachy budynków, co zabezpieczałoby je przed nagrzewaniem w czasach, gdy ekstremalne temperatury występują coraz częściej w coraz większej ilości miejsc na świecie. Wystarczy przytoczyć dane z USA, gdzie aż 10% całkowitego zużycia energii elektrycznej przypada na chłodzenie wnętrz budynków. Oprócz spadku kosztów związanych ze zużyciem prądu dodatkowe korzyści płynęłyby ze zmniejszonych emisji gazów cieplarnianych, które uwalniane są do atmosfery w procesie produkcji elektryczności.

Obecnie zwykłe farby oparte są oparte na pigmentach. Wymagają one specyficznych molekuł do tworzenia koloru i zazwyczaj, owe pigmenty są sztucznie syntetyzowane. Farby plazmowe z kolei, wykorzystują nanocząstki dwóch bezbarwnych materiałów - aluminium i tlenku aluminium. Jeśli ułoży się je w odpowiedni sposób na wykonanym z aluminium lustrze pokrytym tlenkiem, można kontrolować, jak padające na nie światło jest rozpraszane, odbijane lub pochłaniane.

Te właściwości mogłyby być szczególnie użyteczne przy malowaniu samolotów (dlatego we wstępie wspomniałem o tych, którzy posiadają prywatne maszyny). Na podstawie obliczeń naukowców do pokrycia farba całego Boeinga 747 potrzeba by tylko 1,4 kilograma farby plazmowej. Dziś, aby to zrobić potrzeba co najmniej 454 kilogramów konwencjonalnej farby.

Wszystko to, dzięki obserwacji natury. Farby plazmowe zostały bowiem zainspirowane budową skrzydeł motyla. Jak mówi naukowiec specjalizujący się w nanostrukturach Debashis Chanda z Uniwersytetu Centralnej Florydy:

Jak na razie ten rodzaj farby został stworzony w laboratorium, więc jest jeszcze daleko od masowej produkcji. Jednak naukowcy opracowali już techniki tworzenia kolorów, które można łatwo skalować i to właśnie nad tym będą pracować w następnej kolejności.

Sam proces wytwarzania farby jest bardzo interesujący. Używa się w nim urządzenia, jakim jest parownik wiązki elektronów, który służy do podgrzewania substancji w kontrolowanym tempie. Takie precyzyjne odparowywanie pozwala małym skupiskom nanocząstek aluminium na samoistne łączenie się w skupiska - atomy aluminium są bardziej przyciągane do siebie niż do podłoża tlenkowego, na którym są hodowane. Prowadzi to do tego, że w naturalny sposób się ze sobą zlepiają. Poprzez dostosowanie ciśnienia i temperatury parownika wiązki elektronów, zespół są w stanie tworzyć struktury, które odbijają różne kolory.

W normalnych farbach dochodzi do blaknięcia kolorów, ponieważ pigment traci zdolność do absorbowania fotonów. W tym wypadku naukowcy połączyli strukturalne cząsteczki odpowiadające za kolor z komercyjnie dostępnym spoiwem, co oznacza, że powierzchnia pokryta taką farbą będzie utrzymywała swoją barwę przez teoretycznie setki lat.