Des revêtements légers pesant à peine 10% du poids des peintures traditionnelles

À propos des recherches

L'équipe affirme avoir trouvé un nouveau moyen de créer de la couleur en diffusant de la lumière de longueurs d'onde spécifiques autour de petits cristaux de silicium presque parfaitement sphériques. Selon les ingénieurs en matériaux Fujii Minoru et Sugimoto Hiroshi de l'Université de Kobe, un objet acquiert une couleur lorsque la lumière d'une longueur d'onde spécifique est réfléchie. Avec les pigments traditionnels, cela se produit lorsque les molécules absorbent d'autres couleurs de la lumière blanche, mais avec le temps, cette interaction entraîne la dégradation des molécules et la disparition de la couleur.

A côté de cela, les couleurs structurelles apparaissent généralement lorsque la lumière est réfléchie par des nanostructures parallèles espacées à une distance précise, de telle sorte que seule la lumière de certaines longueurs d’onde survit, tandis que les autres sont neutralisées, reflétant ainsi uniquement la couleur que nous voyons. Ce phénomène peut être observé dans les ailes des papillons ou les plumes des paons, et a l’avantage que les couleurs ne s'estompent pas.

Résonance de Mie

L'université affirme cependant que, d'un point de vue industriel, les nanostructures ne peuvent pas être facilement peintes ou imprimées, et que la couleur dépend de l'angle de vue, ce qui rend le matériau iridescent. "Dans des travaux précédents depuis 2020, nous avons été les premiers à réaliser un contrôle précis de la taille des particules et à développer des suspensions colloïdales de nanoparticules de silicium sphériques et cristallines. Ces nanoparticules de silicium uniques diffusent la lumière en couleurs vives par le phénomène de ‘résonance de Mie’, ce qui nous permet de développer des couleurs structurelles", expliquent les chercheurs.

La suspension peut recouvrir des surfaces d'une forme de couleur ne dépendant pas de l'angle d'observation.

University of Kobe - La suspension peut recouvrir des surfaces d'une forme de couleur ne dépendant pas de l'angle d'observation.

Une diffusion efficace

Fujii Minoru et Sugimoto Sugimoto Hiroshi viennent maintenant de démontrer que la suspension peut être appliquée sur des surfaces et recouvrir le matériau sous-jacent d'une forme de couleur qui ne dépend pas de l'angle d'observation. En effet, la couleur n'est pas créée par l'interaction de la lumière réfléchie par les structures environnantes, comme c'est le cas pour les couleurs structurelles traditionnelles, mais par une diffusion efficace autour de nanosphères individuelles. "Une seule couche de nanoparticules de silicium finement réparties, d'une épaisseur de seulement 100 à 200 nanomètres, présente des couleurs vives, mais pèse moins d'un demi-gramme par mètre carré. Cela en fait l'une des couches colorées les plus légères au monde", a expliqué Sugimoto Sugimoto Hiroshi. "Malgré le faible recouvrement de la surface par les nanosphères, le haut pouvoir réfléchissant est dû à la très grande efficacité de la diffusion. La nécessité d'une très petite quantité de cristaux de silicium pour la coloration forme un avantage pour son application comme pigment de couleur", ont déclaré les scientifiques.

Nouvelles applications

Les chercheurs ont ajouté qu'après un développement et un raffinement supplémentaires, l'équipe prévoit de nouvelles applications intéressantes de cette technologie. "En utilisant de l'encre ou de la peinture à base de nanosphères, nous pourrions être en mesure de réduire le poids à moins de 10%", ont-ils déclaré.

"Dans un premier temps, ce nouveau développement serait applicable aux avions et pourrait contribuer à améliorer les voyages aériens, à économiser du carburant et à réduire les émissions de CO2", écrit Fast Company, un média de premier plan axé sur l'innovation technologique, les idées qui changent le monde, la créativité et le design. "Même si un petit nombre d'avions seulement utilisait cette technologie, les économies de carburant pourraient se chiffrer en millions, et des dizaines de milliers de tonnes d'émissions de CO2 pourraient être évitées chaque année. Avec cette nouvelle peinture aux nanoparticules, un gros avion comme le Boeing 777 pourrait économiser près de 76.000 kg de carburant par an et réduire les émissions de CO2 d'environ 239,2 tonnes par avion et par an".

Pour l'instant, les chercheurs se concentrent sur les applications industrielles, mais d'autres applications dans le domaine de la peinture pourraient également utiliser cette nouvelle technologie à l'avenir.