Ouais! Science! La peinture traditionnelle est fabriquée à partir d’un agent de liaison, tel que l’huile, et de pigments de métaux lourds comme le cobalt, l’ocre et le cadmium, qui produisent respectivement du bleu, du rouge et du jaune. Nous utilisons de la peinture pour colorer le monde artificiel, mais dans la nature, des créatures telles que des papillons et des coléoptères affichent des palettes vibrantes sans pigment – elles utilisent la topographie.
Prenez une plume de paon, par exemple. Des crêtes et des contours submicroscopiques dans une plume de paon diffractent la lumière pour créer les bleus et les verts irisés que nous voyons. Cette coloration naturelle est appelée couleur structurelle.
Des scientifiques de l’Université de Floride centrale ont développé une peinture « première en son genre » qui imite la coloration structurelle que nous voyons dans la nature. Debashis Chanda, co-auteur du étude« Peinture de couleur structurelle plasmonique ultra-légère », et son équipe est tombée accidentellement sur la découverte.
L’objectif initial était de fabriquer un long miroir continu en aluminium à l’aide d’un évaporateur à faisceau d’électrons. Cependant, après de nombreuses tentatives infructueuses, ils ont remarqué que l’aluminium s’agglutinait, créant des « nanoislands » microscopiques. Le regroupement a empêché le miroir de développer la surface hautement réfléchissante nécessaire pour un miroir. Chanda a déclaré: « C’était vraiment ennuyeux. »
Cependant, il a remarqué que les électrons de l’aluminium s’agitaient lorsque la lumière ambiante frappait les nanoparticules, les faisant osciller. De plus, les électrons ont résonné avec différentes longueurs d’onde de lumière en fonction de la taille des nanoparticules. La lumière blanche frappant la surface inégale a rebondi autour de ses crêtes avant de finalement reflétant comme une seule couleur.
« Juste en déplaçant la dimension[s of the nanoparticles]vous pouvez en fait créer toutes les couleurs », a déclaré Chanda à Wired.
L’équipe a donc commencé à travailler pour créer différentes couleurs de peinture en faisant pousser des nano-îlots d’aluminium dans un miroir à double face, puis en a spécifiquement « dissous » des feuilles en poussière ayant la consistance du sucre en poudre. Ils ont ensuite mélangé les différents matériaux colorés avec des liants pour faire de la peinture.
Chanda a déclaré qu’en raison de sa nature structurelle, seule une très fine couche est nécessaire pour colorer une surface. Il dit qu’une goutte de la taille d’un raisin sec peut peindre les deux côtés d’une porte. Cette propriété le rend ultraléger, ce qui pourrait être extrêmement utile dans l’industrie du transport aérien.
Un Boeing 747 nécessite environ 1 000 livres de peinture. Chanda estime qu’il faudrait moins de trois livres de la couleur structurelle de son équipe pour recouvrir un jet, soit plus de 997 livres. Cela peut ne pas sembler significatif pour un engin qui pèse juste au sud d’un million de livres. Cependant, le simple fait d’économiser un peu de poids se traduit par des économies massives de carburant.
« Étant donné que le carburant est déjà la plus grosse dépense d’exploitation [about 30 percent last year]les compagnies aériennes sont toujours intéressées à améliorer l’efficacité énergétique », a déclaré un porte-parole de l’International Airline Trade Association.
Par exemple, American Airlines a estimé qu’elle avait économisé 400 000 gallons de carburant et 1,2 million de dollars par an en supprimant seulement 67 livres de manuels de pilotage de ses avions. La société affirme avoir économisé 300 000 gallons supplémentaires en 2021 en passant à une peinture plus légère qui a perdu 62 livres de ses 737.
Un autre avantage de ce type de peinture est sa durabilité. Les compagnies aériennes repeignent leurs avions jusqu’à quatre fois par an à cause des effets d’oxydation du soleil. Les couleurs structurelles ne s’estompent pas au soleil, ce qui signifie qu’il n’est nécessaire de repeindre que lorsque vous souhaitez changer de couleur.
Une dernière propriété de la peinture la rend utile pour garder les choses plus fraîches. La plupart des avions sont blancs pour refléter autant de lumière que possible. Le rayonnement infrarouge absorbé devient piégé, ce qui rend l’intérieur plus chaud.
Les tests préliminaires montrent que le colorant de l’équipe maintient les températures de surface de 20 à 30 degrés Fahrenheit plus froides que la peinture traditionnelle, quelle que soit la couleur. Il est idéal pour peindre des avions, des voitures, des maisons et d’autres bâtiments. S’il peut réduire les températures intérieures même de 15 degrés, il permet d’économiser d’énormes quantités d’énergie utilisées pour la climatisation.
Le seul problème auquel les chercheurs sont désormais confrontés est l’évolutivité. Ils ont l’équipement pour fabriquer de petites fioles mais devraient en produire beaucoup plus pour commercialiser de manière réaliste. Le laboratoire recherche des partenaires commerciaux pour aider à mettre la peinture sur le marché.
Crédit image : Conseil uni du soja
