Hanya 3 pound yang mencakup Boeing 747: ScienceAlert

Para peneliti telah mengembangkan cat hemat energi baru yang tahan panas, tersedia dalam berbagai warna, dan akan bertahan selama berabad-abad. Ini juga merupakan cat paling ringan yang dibuat hingga saat ini.

Terinspirasi oleh sayap kupu-kupu, cat ini tidak dibuat dengan pigmen. Sebaliknya, warna dihasilkan secara struktural oleh susunan partikel nano. Tim menyebutnya “lapisan plasmonic.”

Berdasarkan perhitungan mereka, itu hanya akan memakan waktu 1,4 kilogram (3 pon) cat plasmonic untuk menutupi Boeing 747 – Anda memerlukan setidaknya 454 kg (1.000 lb) cat komersial konvensional untuk melakukan hal yang sama.

Ini berarti dapat secara signifikan mengurangi jumlah gas rumah kaca yang dibutuhkan untuk penerbangan.

Untuk lebih jelasnya, cat ini hanya dibuat di laboratorium, jadi kami masih jauh untuk memproduksinya secara kolektif.

Namun para peneliti telah membuat cat dalam berbagai warna menggunakan teknik yang dapat dengan mudah ditingkatkan skalanya, dan itulah yang akan mereka kerjakan selanjutnya.

Salah satu pendorong utama membawa lapisan ini ke pasar adalah lapisan ini juga dapat membantu menjaga struktur tetap dingin: Struktur lapisan Plasmonik memantulkan seluruh spektrum inframerah, sehingga lebih sedikit panas yang diserap.

itu kata para peneliti bahwa permukaan di bawah cat baru tetap 13 hingga 16 °C (25 hingga 30 °F) lebih dingin daripada jika dilapisi dengan cat komersial biasa.

Lebih dari 10 persen dari seluruh listrik di Amerika Serikat digunakan untuk penggunaan AC. kata ilmuwan nano Debashis Chanda dari University of Central Florida, yang memimpin tim yang menciptakan cat tersebut.

“Perbedaan suhu yang dijanjikan lapisan plasmonic akan menghasilkan penghematan energi yang signifikan. Menggunakan lebih sedikit listrik untuk pendinginan juga akan mengurangi emisi karbon dioksida, dan mengurangi pemanasan global.”

Saat ini, cat berbahan dasar pigmen memerlukan molekul khusus untuk membentuk warna, dan pigmen ini dalam cat modern biasanya disintesis secara artifisial.

Sifat elektronik dari setiap molekul mengontrol jumlah cahaya yang diserap, dan dengan demikian warna cat yang muncul. Artinya harus ada pigmen baru untuk setiap warna cat baru.

Sebagai gantinya, lapisan plasmonik menggunakan partikel nano dari dua bahan tidak berwarna – aluminium dan aluminium oksida. Dengan mengaturnya dengan berbagai cara di atas cermin aluminium anodized, dimungkinkan untuk mengontrol bagaimana cahaya dihamburkan, dipantulkan, atau diserap.

Proses serupa bertanggung jawab atas kekayaan warna sayap kupu-kupu.

Kisaran warna dan bentuk di alam [is] Menakjubkan – mulai dari bunga berwarna-warni, burung, dan kupu-kupu hingga makhluk bawah air seperti ikan dan cephalopoda. kata Chanda.

“Warna struktural berfungsi sebagai mekanisme utama untuk menghasilkan warna pada banyak spesies yang sangat hidup di mana susunan geometris dari zat yang biasanya tidak berwarna menghasilkan semua warna. Di sisi lain, menggunakan [human-made] pigmen, molekul baru dibutuhkan untuk setiap warna yang ada.

Warna struktural inilah yang membuat lapisan tersebut sangat ringan – dengan ketebalan hanya 150 nanometer, lapisan tersebut mencapai warna penuh, menjadikannya Cat paling ringan yang pernah ada.

Dalam penelitian ini, tim membuat pelapis struktural menggunakan Penguapan berkas elektron yang memanaskan suatu zat pada tingkat yang sangat terkontrol.

Penguapan yang terkontrol ini memungkinkan kelompok kecil nanopartikel aluminium untuk merakit sendiri—atom aluminium lebih tertarik satu sama lain daripada ke substrat oksida tempat mereka tumbuh, sehingga mereka menggumpal secara alami.

Dengan menyesuaikan tekanan dan suhu evaporator berkas elektron, tim dapat membuat struktur yang memantulkan warna berbeda.

Yang terpenting, proses yang dikontrol tekanan dan suhu ini memastikan reproduktifitas tinggi di area yang luas dalam satu langkah, mengurangi biaya produksi dan memungkinkan produksi skala besar. Tim menulis di kertas mereka.

Para peneliti juga menggabungkan chip warna struktural mereka dengan pengikat komersial, yang berarti cat akan bertahan selama ratusan tahun — setidaknya, secara teori.

“Warna alami memudar karena pigmen kehilangan kemampuannya untuk menyerap foton.” kata Chanda.

“Di sini, kita tidak terbatas pada fenomena ini. Begitu kita melukis sesuatu dengan warna struktural, itu akan bertahan selama berabad-abad.”

Ini bukan jenis cat baru pertama yang menjanjikan beberapa sifat menakjubkan. Banyak dari Anda mungkin pernah mendengar tentang Vantablack – salah satu cat paling hitam di dunia yang mampu menyerap 99,96 persen cahaya.

Mirip dengan cat plasmonic, warna hitam yang superior ini adalah hasil dari tabung nano karbon kecil, dan bahkan cat yang lebih hitam telah dibuat berdasarkan metode yang sama sejak saat itu.

Ada juga lapisan ultra-putih, yang memantulkan 98,1 persen dari semua cahaya dan menjanjikan pengurangan kebutuhan AC secara signifikan. Tapi tidak seperti cat plasmonic, cat ultra-putih mengandalkan pigmen untuk memantulkan cahaya, dan Vantablack saat ini hanya tersedia dalam satu warna.

Namun, jalan masih panjang sebelum kita semua menyesuaikan warna cat plasmonic kita dan menggunakan hanya satu kaleng kecil untuk mengecat seluruh rumah.

“Cat pigmen tradisional dibuat di fasilitas besar di mana mereka dapat menghasilkan ratusan galon cat.” kata Chanda.

“Saat ini, kecuali kita melalui proses penskalaan, masih mahal untuk diproduksi di laboratorium akademik.”

Riset dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan.