a
kontakt z nami: 785 366 475 redakcja: redakcja@rynekfarb.pl reklama: ad@rynekfarb.pl
Profesjonalnefarby.net
Rynek FarbFarby przemysłoweKoniec farb w aeronautyce?

Koniec farb w aeronautyce?

Czy ultracienka warstwa metaliczna mogłaby zastąpić farbę? Czy uzyskany dzięki niej kolor może się równać z odcieniami pigmentów? Nowa, obiecująca technologia otrzymywania barwnych powłok to pomysł naukowców z Uniwersytetu Harvarda.

powłoki

Mikhail Kats prezentuje próbki z metalicznymi powłokami w różnych kolorach. Fot. Eliza Grinnell / SEAS Harvard

Para Mikhail Kats i jego promotor Federico Capasso z Harvard School of Engineering and Applied Sciences jest niezwykłe kreatywna – pracowała już nad metamateriałem pochłaniającym podczerwień, nowoczesną soczewką skupiającą światło bez zniekształceń oraz wiązką światła w kształcie korkociągu usprawniającą przesyłanie informacji.

Najbarwniejszym z pomysłów tych dwóch naukowców są jednak kolorowe, ultracienkie (o grubości rzędu kilku nanometrów) powłoki z półprzewodników. Chociaż metale, którymi w tej technologii powleka się podłoże, są zwykle szare, naniesiona warstwa nabiera intensywnych, żywych odcieni. Jak to możliwe?

Kolor na każdym podłożu

Sekretem jest interferencja – zjawisko, które powoduje także powstanie barwnych tęczowych kręgów w przypadku oleju rozlanego na wodzie. Wystarczy, że powłoka składać się będzie z dwóch metalicznych warstw, różniących się minimalnie (o odległość kilku atomów) grubością. Sterując tą wielkością możemy zmieniać postrzegany odcień.

Grupa ogłosiła swoje odkrycie już w roku 2012, ale zaprezentowali wówczas powłokę jedynie na gładkich i stosunkowo cienkich podłożach, takich jak silikon. Dziś, kiedy okazało się, że rozwiązanie to można stosować praktycznie na każdym materiale, ma szansę stać się hitem. „Wyciąłem kawałek papieru z mojego zeszytu i pokryłem go złotem i germanem. Też zadziałało” – mówi Kats.

Kolor niewielkim kosztem

W praktyce technika ta polega na tym, że umieszcza się pokrywany element w urządzeniu zwanym EBE (ang. Electron Beam Evaporator – aparat wyparny z wiązką elektronów). Rozpoczyna się wypompowywanie powietrza aż do momentu, kiedy ciśnienie spadnie do 0,00001 tora, czyli jednej miliardowej atmosfery. Wówczas wiązka elektronów uderza w kawałek złota, metal wyparowuje z powierzchni i w próżni swobodnie przemieszcza się w kierunku papieru, aż się na nim osadzi. Następnie wystarczy powtórzyć proces z germanem. Od proporcji zależy, czy warstwa będzie bardziej niebieska czy czerwona.

Powłoka powstała w ten sposób jest lekko niejednorodna – gołym okiem, pod różnym kątem można dostrzec subtelne różnice. Wynika to z chropowatości samego papieru. Uzyskuje się jednak w ten sposób ciekawy efekt dekoracyjny, a jeśli potrzebujemy mimo wszystko jednorodnej powłoki, wystarczy zamiast EBE wykorzystać urządzenie do rozpylania reakcyjnego.

Oczywiście powłoka nie musi być germanowo-złota, można także wykorzystać inne metale. Naukowcy testowali także m.in. warstwy aluminium.

Kolor… lżejszy

„W ten sposób można nadać kolor dowolnemu elementowi, wykorzystując bardzo cienką warstwę materiału. Jeśli podłoże jest metaliczne, wystarczy nanieść na nie 10 nm innego metalu; jeśli nie, nanosi się 30 nm jednego metalu, a następnie 10 nm innego. To grubości wielokrotnie mniejsze niż w przypadku warstwy farby” – tłumaczy Kats.

Intensywny kolor przy niewielkiej ilości materiału to opcja szczególnie kusząca jeśli chodzi o zastosowania, gdzie waga ma znaczenie – na przykład w aeronautyce. Wygląda więc na to, że w tej branży pojawiła się poważna konkurencja dla farb…

Źródło: Harvard University