美国研究人员研制出超轻型纳米彩色涂料

美国研究人员开发出一种新型纳米涂料，只需要极薄的一层就能产生充足的色彩效果，每平方米的用量仅为0.4克，是目前最轻的涂料。

美国佛罗里达中部大学的研究小组日前在美国《科学进展》杂志上报告说，一架波音747飞机要使用约500千克的传统涂料，如果改成这种涂料，就只需要1.3千克。新涂料生产工艺相对简单，并且适用于多种表面。

这种纳米涂料采用了被称为“结构色”的色彩呈现技术，即利用物质微细结构的物理光学特性来呈现色彩，不需要色素。结构色现象在自然界中广泛存在，例如蝴蝶的翅膀、孔雀的羽毛等。

目前的商用涂料都是以色素为基础的，通过色素分子吸收特定波长的光来产生色彩效果。纳米结构色涂料比色素涂料更稳定，不会褪色，而且污染较少。但此前制备这类涂料的方法往往成本高、效率低，不适合大规模生产。

佛罗里达中部大学研究人员使用铝制的镜面层为基板，上面涂一层氧化铝，然后采用半导体工业广泛应用的电子束蒸发技术，使铝的纳米颗粒沉积在基板上，形成互不相连、群岛状的“纳米岛”。这个“纳米岛”颗粒层与氧化铝层及铝制镜面组成的夹心结构具有独特光学性质。各“纳米岛”之间的距离，以及氧化铝层的厚度，决定了该结构能与什么波长的光发生谐振、呈现什么样的色彩，调整沉积速度就能改变材料的颜色。

在制备过程中，整个结构附着在一层可溶于水的聚合物上，制备完成后去除聚合物，得到碎片状的纳米结构色材料。研究人员将该材料与亚麻籽油混合，制成可应用于各种表面的涂料。结果显示，100至150纳米厚的涂层就可以获得全彩色效果，而传统涂料需要几微米（1微米=1000纳米）的厚度才能做到。

此外，由于结构色现象的固有特性，以往这类材料往往具有虹彩效果，即从不同角度看到的颜色不一样，这在很多涂料应用领域并不合适。新材料在很大程度上克服了这个缺点，从而具备了更广阔的应用前景。