受蝴蝶启发的“等离子体涂料”可能对节能建筑大有裨益

建筑物的外墙涂料通常是保持室内温度适宜或凉爽的主要因素，而开发新涂料以提高隔热效果需要投入大量精力。不幸的是，现代合成涂料中的挥发性有机化合物已被证明对环境和人类都有有害影响。除此之外，空调仍然占美国总电力消耗的 10% 以上。值得庆幸的是，我们有蝴蝶和鱿鱼。

这些物种和其他物种启发了中佛罗里达大学纳米科学技术中心的一名研究人员，他发明了一种超轻、环保的“等离子体涂料”。这种独特的涂料依靠铝和氧化铝的纳米级结构排列而不是传统颜料来产生色调。正如 Debashis Chanda 在《科学进展》上发表的最新论文中所述，传统颜料涂料着色剂依靠其分子的光吸收特性来确定颜色。相比之下，Chanda 的等离子体涂料利用基于其纳米结构几何排列的光反射、吸收和散射来创造其视觉调色板。

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钱达在周三的一份声明中表示：“自然界的色彩和色调范围令人惊叹——从色彩缤纷的花朵、鸟类和蝴蝶，到鱼类和头足类等水下生物。”钱达继续解释说，这些样本的结构颜色是其色调改变机制，因为两种无色材料结合在一起会产生颜色。

与传统涂料相比，Chanda 的等离子体涂料不仅使用寿命更长，而且环保高效。Chanda 称，普通涂料会因颜料失去吸收光电子的能力而褪色，但等离子体涂料的纳米结构特性可确保颜色“几个世纪以来”都保持鲜艳如初。

一层等离子体涂料仅厚 150 纳米即可实现全着色，可以说是世界上最轻的涂料，确保项目所需的涂料量大大减少。Chanda 估计，仅 3 磅等离子体涂料就可以覆盖整个波音 747 喷气式飞机的外部——这项工作通常需要大约 1,000 磅的合成涂料。

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然后还有节能效果。等离子体涂料反射整个红外光谱，因此吸收的热量少得多。在测试期间，涂有这种新物质的表面通常比涂有常见商用涂料的表面温度低 25 到 30 华氏度。这可以为消费者节省大量现金，更不用说大大减少空调系统所需的能源。

钱达表示，仍需进行微调，以提高等离子体的商业可行性，并扩大生产能力，使其成为合成涂料的可行替代品。不过，像蝴蝶这样的自然灵感最终可能有助于在未来几个世纪里保持它们的美丽。

“小时候，我一直想做一只蝴蝶，”Chanda 说道。“颜色引起了我的兴趣。”