Учёные Университета Кобе создали покрытие на основе кремниевых наночастиц, которое придаёт поверхности насыщенный цвет без использования пигментов. По данным SciTechDaily, оно сохраняет оттенок при изменении угла обзора и не должно выцветать так, как некоторые традиционные краски. Разработка сочетает яркость, блеск и возможность нанесения на объёмные предметы.
Обычные краски получают цвет за счёт пигментов, которые поглощают часть световых волн и отражают остальные. Такие составы часто наносят достаточно толстым слоем, что увеличивает вес изделия, а некоторые пигменты со временем разрушаются под воздействием солнечного света. Структурный цвет возникает из-за взаимодействия света с микроскопическими элементами, однако в искусственных покрытиях его обычно трудно сохранить неизменным при разных углах обзора.
Ранее команда Хироси Сугимото показала, что кремниевые наношарики способны создавать цвет без заметного изменения оттенка при повороте поверхности. Позднее исследователи разработали способ наносить материал методом струйной печати, но полученная поверхность рассеивала свет и не выглядела глянцевой. Чтобы решить эту проблему, учёные покрыли наночастицы тонкой оболочкой из диоксида кремния.
Оболочка защищает кремниевые частицы и помогает контролировать расстояние между ними. Благодаря этому наночастицы могут располагаться более упорядоченно, а рассеяние света уменьшается. Исследователи получили покрытие с регулируемым блеском и проверили его на крупных сложных трёхмерных поверхностях; дополнительный защитный слой почти не изменил цвет.
Высокую яркость и непрозрачность обеспечивает один слой наношариков. По расчётам команды, покрытие для широкофюзеляжного пассажирского самолёта могло бы весить несколько сотен граммов вместо нескольких сотен килограммов, которые могут добавлять обычные краски. Это теоретическая оценка, а не результат испытаний на самолёте. Кремний можно получать из материалов полупроводниковой промышленности, а диоксид кремния широко распространён в земной коре.
Сугимото участвует в создании компании, которая должна помочь подготовить технологию к промышленному производству. Покрытие совместимо с распылением, нанесением через щелевую головку и рулонной обработкой. В дальнейшем исследователи рассчитывают создавать на основе кремниевых наночастиц покрытия, которые не только придают цвет, но и помогают обнаруживать изменения окружающей среды, запускать фотокаталитические реакции и управлять энергией.