Cor sem tinta fica brilhante, durável e pronta para carros e aviões

Cores físicas

As cores estruturais, ou cores físicas, estão por aí desde bem antes do surgimento do homem na Terra: Ao contrário dos pigmentos das tintas e corantes, as cores físicas emergem quando pequenas estruturas na superfície de um material refletem determinados comprimentos de onda da luz, como nas asas das borboletas e nas conchas de alguns moluscos.

Agora, pesquisadores japoneses estão chegando lá, gerando pela primeira vez cores brilhantes, com qualidade de pintura automotiva, obtidas a partir de um revestimento que não contém nenhum pigmento – é só nanotecnologia física.

Este desenvolvimento torna a cor estrutural resistente ao desbotamento, permite sua aplicação em superfícies complexas em grande escala, corrige a variação de cor conforme o ângulo de visão e ainda permite a aplicação de camadas protetoras comuns nos usos do mundo real.

“O aspecto mais empolgante deste trabalho é que ele demonstra revestimentos estruturais coloridos, brilhantes, não iridescentes e com camada protetora para objetos 3D em uma única plataforma, tornando a tecnologia útil para aplicações no mundo real,” comemorou o professor Hiroshi Sugimoto, da Universidade de Kobe.

A tecnologia de revestimento alcança alta opacidade e brilho com apenas uma única camada de nanoesferas de silício. As esferas têm um diâmetro de cerca de um quarto de micrômetro, ou seja, aproximadamente um centésimo da espessura de um fio de cabelo humano.
[Imagem: Jialu Song et al. – 10.1002/sstr.70600]

Nanopartículas com impressão jato de tinta

Tudo começou quando a equipe trocou as ranhuras tipicamente usadas na criação de cores físicas por nanoesferas de silício, uma abordagem completamente nova para a coloração estrutural que permitiu pela primeira vez alcançar uma coloração independente do ângulo de visão. Mas ainda faltava o brilho.

A solução veio por meio da tecnologia de jato de tinta, que permite revestir as próprias nanoesferas com óxido de silício, que forma uma espécie de vidro. “Empacotar as nanoesferas em cascas de sílica não só protege as partículas, como também controla seu espaçamento e deve melhorar a auto-organização em arranjos organizados. Isso reduz a refletância difusa, tornando a cor brilhante,” disse Sugimoto.

A equipe aplicou o revestimento em grandes superfícies em formatos 3D, comprovando que é possível obter brilho de modo controlado em diferentes tipos de superfície, como materiais polidos e foscos. Além disso, a adição de revestimentos protetores não alterou significativamente a tonalidade.

A equipe testou os processos mais usados na indústria, e agora já pensa em novas aplicações mais avançadas para a tecnologia.
[Imagem: Jialu Song et al. – 10.1002/sstr.70600]

Pensando longe

Os revestimentos coloridos são incrivelmente leves, com alta opacidade e alto brilho obtidos com uma única camada de nanoesferas de silício. Se uma pintura dessas for aplicada a um avião comercial de grande porte, por exemplo, o revestimento todo pesaria apenas algumas centenas de gramas, contra as várias centenas de quilogramas que as pinturas atuais adicionam ao peso total do avião.

“O processo é compatível com métodos de revestimento escaláveis, como revestimento por pulverização, revestimento por extrusão e processamento rolo a rolo,” disse Sugimoto.

Na verdade, a tecnologia abre caminho para outras aplicações além das pinturas. “Queremos expandir as possibilidades de aplicação da ciência por trás da nossa tecnologia para além da coloração. Olhando para o futuro, nosso objetivo é desenvolver revestimentos multifuncionais de nanopartículas de silício que combinem coloração estrutural com funções ópticas adicionais, como sensoriamento, fotocatálise e gerenciamento de energia.”