日研新型墨水改善塗料重量

日本神戶大學研究團隊日前開發了一種新方法，可產生永不褪色的結構色，且不受限於視角，還能被打印出來。這種材料對環境和生物的影響很小，而且可以薄塗，有望顯着改善傳統塗料的重量。

研究人員指出，當光從平行的納米結構反射時，結構色就會出現。結構色是透過物體表面的納米結構來呈現色彩，當光線經過表面的納米結構，會因為干涉、繞射、衍射等光學現象讓特定波長光線回傳至人類眼睛，進而呈現特定色彩。比如蝴蝶翅膀或孔雀羽毛的顏色就來自結構色，其優點是不會隨着時間的流逝而褪色，也不會隨觀察角度改變而改變。生活中最常見的結構色例子可能是光碟：從不同角度看一張光碟，能看到不同的顏色。這種隨觀察角度改變而變化的顏色叫虹彩色。從工業角度來看，排列整齊的納米結構不容易上色或打印，並且顏色取決於視角，這使得材料呈現虹彩色。

研究團隊一直在開發一種產生顏色的全新方法。在前期工作中，研究人員實現了精確的粒徑控制並開發了球形和晶體硅納米粒子的膠體懸浮液。這些單一的硅納米顆粒通過米氏共振現象以明亮的顏色散射光線，這使研究人員能夠開發結構色墨水。在米氏共振中，大小與光波長相當的球形粒子對特定波長的反射特別強烈。這意味着，只需改變顆粒的大小，就可以控制顏色。新方法產生的顏色不是由鄰近結構反射的光相互作用產生的，而是由它在單個硅納米球周圍的高效散射產生的。

研究人員表示，單層稀疏分佈的硅納米粒子厚度只有一百至二百納米，顏色鮮豔，每平方米的重量不到○點五克。這使其成為世界上最輕薄的彩色塗層之一。

研究團隊使用電腦模擬來探索不同情況下墨水的特性。結果表明，儘管納米球覆蓋的表面很小，但反射率很高，這是由於其具有非常大的散射效率。這意味着，着色只需極少量的硅晶體。經過進一步的開發和完善，研究團隊期待着他們的技術有更多有趣的應用。航空業是最需要超輕塗料的領域之一。根據公開資料顯示，客機攜帶的塗料重量在二百七十二至五百四十四千克（六百至一千二百磅）之間，而飛機攜帶的任何物品都會直接影響燃油效率。如果使用基於納米球的墨水，或許能夠將重量降低到原來的百分之十以下。此外，普通的油漆容易褪色，這些新的結構性彩色油墨完全不會褪色，因此雖然前期成本較高，但可以無限期使用，從而在飛機使用壽命內節省成本。

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