Цветное – из черного и белого: Технология получения невыцветающих пигментов из диоксида кремния и углеродной сажи

Недостатком красок на основе органических пигментов является их свойство выцветать под действием ультрафиолетовой составляющей света. Неорганические пигменты не выцветают, но часто имеют в своем составе токсичные тяжелые металлы. Японские ученые сообщили о разработанной ими технологии получения невыцветающего безвредного пигмента нового типа.

Редакция сайта

Новый пигмент, состоящий из диоксида кремния (основной компонент обычного кварцевого песка) и углеродной сажи, наносится на окрашиваемую поверхность простым распылением и образует на ней стойкий невыцветающий слой.

Обычные пигменты хорошо поглощают свет определенных участков спектра, а отраженный свет формирует видимый цвет пигмента. Другой тип формирования цвета — так называемая структурная окраска, часто встречается у насекомых, например, у бабочек: массивы мелких частиц выглядят окрашенными в разные цвета за счет эффектов интерференции, дифракции и рассеяния света. Результирующий цвет зависит от размеров этих частиц.

Структурная окраска обычно бывает радужной — наблюдаемый цвет зависит от сочетания углов зрения и падения света на поверхность. Этот эффект связан с высокой степенью упорядоченности частиц, образующих кристаллические структуры. Исследователям удалось решить сложную задачу — избежать кристаллизации и избавиться от «радужного» эффекта, использовав для распыления на окрашиваемую поверхность смесь из метанола и частиц диоксида кремния субмикронного размера. Метанол полностью испарялся в процессе распыления, а оседающие на поверхность сухие частицы формировали на ней тонкий и ровный аморфный слой. Для дополнительной стабилизации аморфного массива использовался полиэлектролит. Варьируя размеры частиц, исследователи получили покрытия, имеющие цвета от светло-голубого (диаметр частиц 230 нм) до светло-розового (диаметр частиц 360 нм).

Полученные аморфные структуры имели бледную окраску. Но был найден способ решения и этой проблемы — при добавлении в пигмент частиц углеродной сажи, уменьшающей рассеяние света во всем видимом спектре, насыщенность цвета пигмента существенно повысилась.

Новая технология позволяет создавать как насыщенные цветные изображения, так и бледные, характерные для традиционной японской живописи. Кроме живописи новые пигменты могут найти и другое применение, например, в косметике, для окраски зданий и автомобилей.

По сообщению PhysOrg