КРЫЛЬЯ БАБОЧКИ: как ученым удалось создать сверхлегкую краску

Галина Бардашевская. Бабочка, 2022 / Facebook, «Сіль-соль»

 

Сложно представить мир без красок. Цвет — основная составляющая нашего восприятия мира. Краски природы столь непостижимы, что никакой эволюцией не объяснишь такого цветового разнообразия. Достаточно посмотреть на крылья бабочки, чтобы убедиться — без божественного вмешательства в процесс раскраски здесь не обошлось.

И когда ученые следуют природным закономерностям окрашивания мира — они подходят к революционным открытиям. Об одном из таких технологических прорывов и пойдет сегодня речь.

 

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ КРАСКИ

 

Краски, как черты лица, следуют за изменением эмоций

 

Пабло Пикассо

 

История красок ведет начало из глубокой древности. Точно неизвестно, когда впервые наши предки догадались растереть яркие минералы в порошок и получить первобытный краситель. Скорее всего, они использовали эти субстанции для наскальной росписи и ритуальных рисунков, но с развитием цивилизации расширялись способы применения красок, а также совершенствовались методы их изготовления.

К примеру, в Древнем Египте впервые стали использовать синий пигмент для приготовления краски. Однако он извлекался из довольно редкого материала — лазурита, из-за чего синяя краска считалась невероятно ценной. Этим цветом украшали гробницы фараонов, а также изображали священный символ египтян — жука-скарабея. Особенность этой краски состояла в том, что она была невероятно стойкой и даже до наших времен смогла сохранить свою яркость, почти не потеряв в цвете.

Но высокая цена минерала не позволяла использовать его для изготовления краски в повседневной жизни, и долгое время синий цвет был недоступен для обычных людей.

 

 

Однако кардинальные изменения начались в XVIII веке, когда немецкий химик Иоганн Якоб Дисбах смог впервые синтезировать синий пигмент, более известный как «берлинская лазурь». А спустя сто лет во Франции появилась «кобальтовая синька» — более яркая версия «берлинской лазури».

Изобретение идеального аналога натуральной синей краски стало кульминацией деятельности ученых и обозначило переворот в массовом производстве красителей.

Прошло много лет, но технология и методы изготовления краски почти не изменились. Одной из составных ее частей всегда были органические и неорганические пигменты. В современном производстве для создания этих пигментов в различных цветах и оттенках используются оксиды металлов. После смешивания с растворителями, смолой и другими связующими появляется финальный продукт — краска того или иного цвета, в зависимости от выбранного металла.

Однако у такого производства существует серьезный недостаток. Для изготовления каждого отдельного цвета необходимо подбирать определенный материал, и не существует какого-то универсального вещества, с помощью которого можно было бы сделать краску нужного нам оттенка.

Но американским ученым из Университета Центральной Флориды удалось овладеть уникальной технологией: они смогли создать новую сверхлегкую краску, которую назвали плазмонной.

 

ПЛАЗМОННАЯ КРАСКА

 

И высшее для меня наслаждение — любой уголок земли, где я могу быть в обществе бабочек. Вот это — блаженство, и за блаженством этим есть нечто, не совсем поддающееся определению. Это вроде какой-то мгновенной физической пустоты, куда устремляется, чтобы заполнить ее, все, что я люблю в мире

 

Владимир Набоков

 

Вдохновением для изобретения новой разновидности краски послужила физиология крыльев бабочек, красота и цветные узоры которых служат предметом восторга не только коллекционеров, но и простых обывателей. Крылья насекомых такие яркие и красочные благодаря наноструктурам, лежащим в основе их волокон, которые не содержат цветового пигмента, а только отражают свет определенным образом, создавая без красителя целую мозаику цвета.

Ученые изучили, как природа создает столь красочные и насыщенные цвета, не используя никаких пигментов, а Дебашис Чанда, руководитель проекта, заявил: 

«Диапазон цветов и оттенков в мире природы поразителен — от красочных цветов, птиц и бабочек до подводных существ, таких как рыбы и головоногие моллюски. Структурный цвет служит основным механизмом генерации оттенка у нескольких чрезвычайно ярких видов, где геометрическое расположение обычно двух бесцветных материалов дает все цвета. С другой стороны, при использовании искусственного пигмента для каждого цвета требуются новые молекулы».

 

 

 

При создании плазмонной краски нет необходимости использовать пигмент — вместо него берут бесцветный алюминий и оксид алюминия. Однако волшебство этой инновации кроется в получении определенного цвета. Свет, при взаимодействии с разной геометрической структурой материала, образует различные оттенки, и после добавления дополнительных элементов создается конечный продукт — краска нужного нам цвета.

Проще говоря, плазмонная краска использует не обычный способ создания цвета, а природный механизм, подобный механизму бабочки, при котором молекулярные структуры создают потрясающую палитру цветов.

У данной технологии есть целый ряд преимуществ по сравнению с обычной краской. Прежде всего для покрытия любой поверхности потребуется гораздо меньше плазмонной краски, чем обычной.

К примеру, для покраски самолета Boeing 747 достаточно будет потратить всего-то 1,3 кг плазмонной краски, в то время как обычной потребовалось бы около полутонны! Что уж говорить о покрытии стен небольшого дома, где вместо нескольких огромных железных банок понадобится не больше одного тюбика нового типа краски.

И на этом выгода от использования новой краски не заканчивается.

 

ПРЕИМУЩЕСТВА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

 

У тебя всего одна краска, но ты можешь выразить все что угодно

 

Анна Гавальда

 

Дело в том, что метод производства плазмонной краски в разы экологичнее. Как упоминалось ранее, для изготовления обычной краски нужны оксиды металлов, а их производство сильно загрязняет окружающую среду, в то время как новая технология не нуждается в них вовсе.

Еще одним преимуществом является способность нового красителя оставаться ярким намного дольше обычного из-за того, что плазмонные материалы отражают весь инфракрасный спектр, покрашенная поверхность остается значительно холоднее стандартной краски и поэтому не выцветает.

Но, как и большинство современных технологий, производство нового вида краски на первоначальном этапе требует много затрат. На сегодняшний день плазмонная краска подобна синему красителю в Древнем Египте — изготовление ее очень дорогостоящее, а используется краситель только в особых случаях.

Остается надеяться, что нам не придется ждать тысячу лет, чтобы отыскать способ уменьшить конечную стоимость продукта и начать массовое производство нового изобретения.

 

 

А пока что нам под силу насладиться цветом поэзии великого испанского поэта Рафаэля Альберти:

 

«Краски грезили. О, как давно,

как давно это было!

Роза втайне спешила,

соскользнув по груди, обернуться приманчивой ляжкой,

желтый цвет — золотою кудряшкой,

желтой розой — волос перевитых волна.

А индиго хотела струиться вдоль тела,

где колени росой окропляла б она.

Серебром расцвела бы маслина,

кровь кармина влилась бы в гвоздичные вина.

Ну, а черный — он умер иль спит?

Распевает лазурный зенит,

и под лиственной сенью

откликается свет с изумрудно-лиловою тенью.

Но звончей вермильона ничто не звенит:

он поет на прибрежном песке,

задом кверху плывет по реке

иль под солнцем спиною зеркалится голой,

нежно-розовый, светлый, веселый,

след от ножки, примявшей у стенки траву,

яркость неба,

жизнь, кипящая в нас и вкруг нас,

чтобы твой не испорченный городом глаз

видел кобальт в зефире, клонящем листву,

видел черных волос синеву,

перламутровость кожи ласкал наяву,

фиолетовость в зелени мая,

яблок розовость, тень от куста и листа,

свежесть лилий в тени, где, грешна  и чиста,

испаряется алостью роз нагота.

Так, любовью на жизнь отвечая,

живописец, в букеты цветов

всей палитры оркестр обратить ты готов,

груды роз расточая».

 

---

При копировании материалов размещайте активную ссылку на www.huxley.media