Esta es la pintura más ligera del mundo.

Lo hicieron de todos modos. el Forma y diseño en cuatro colores Parece básico, pero la simplicidad engaña. Si te acercas profundamente, a proporciones invisibles, esta pintura no se parece en nada a la pintura que conoces.

El color nos rodea en la naturaleza y lo recreamos con pigmentos. Puede pensar en los pigmentos como metales molidos, metales pesados ​​o productos químicos que ponemos en aceite y esparcimos sobre un lienzo o un automóvil: el cobalto se vuelve azul; ocre rojo amarillo de cadmio; «Pero la naturaleza tiene una forma muy diferente de crear colores que nosotros», dice Chanda. Algunos de los looks más vibrantes de la naturaleza, como los que usan los pavos reales, los escarabajos y las mariposas, hacen lo que quieren sin tinte.

Estos colores provienen de la topografía. Paisajes no microscópicos en las superficies exteriores de plumas de pavo real, caparazones de escarabajos y alas de mariposas dispersan la luz para producir lo que se conoce como estructural color. Mayor duración y sin colorantes. Y para los científicos, esto es clave para crear un revestimiento que no solo sea mejor para el planeta, sino que también pueda ayudarnos a vivir en un mundo mucho más cálido.

En un artículo publicado este mes en Avances de la cienciaMostrar Laboratorio Chanda El revestimiento es el primero de su tipo. basado en el color estructural. Piensan que es la pintura más ligera del mundo, y lo dicen en serio por peso y temperatura. El recubrimiento consiste en una pequeña lámina de aluminio salpicada de nanopartículas de aluminio más pequeñas. Las pasas pueden cubrir tanto la parte delantera como la trasera de la puerta. Es lo suficientemente liviano como para reducir el uso de combustible en los aviones y automóviles cubiertos por él. No atrapa el calor del sol como lo hacen los tintes, y sus ingredientes son más bajos tóxico Hecho de pinturas Metales pesados como el cadmio y el cobalto.

A Dayna Baumeister, directora del Departamento de Biomimética de la Universidad Estatal de Arizona, no le sorprende que la pintura tenga muchas funciones ocultas. «Es una maravillosa demostración de lo que se puede lograr cuando repensamos nuestros diseños pidiendo consejo a la naturaleza», dice ella.

Las nuevas formas de pintura tienen que innovar aún más, en el ámbito de la física, no solo en la estética. Sin embargo, los miembros del laboratorio de Chanda tropezaron con su innovación por accidente. No se propusieron hacer la pintura. Querían hacer un espejo, específicamente un espejo de aluminio largo y continuo, construido con una herramienta llamada evaporador de haz de electrones. Pero en cada intento, observaron pequeñas «nanotierras», grupos de átomos de aluminio lo suficientemente pequeños para ser invisibles pero lo suficientemente grandes como para alterar el brillo del espejo. Las nanoislas aparecieron por toda la superficie de lo que ahora, frustrantemente, no era un espejo continuo. «Fue realmente molesto», recuerda Chanda.

Luego vino una epifanía: Esta agitación estaba haciendo algo útil. Cuando la luz blanca circundante golpea las nanopartículas de aluminio, los electrones en el metal pueden verse afectados, vibrando o resonando. Pero a medida que las dimensiones se hunden en la nanoescala, los átomos se vuelven más exigentes. Dependiendo del tamaño de las nanopartículas de aluminio, sus electrones solo oscilarán para ciertas longitudes de onda de luz. Esto hace que la luz ambiental se recupere como una fracción de lo que era: un solo color. Colocar capas de partículas de aluminio sobre una superficie reflectante, como ese espejo que estaban tratando de construir, amplificó el efecto colorido.

¿Qué color? Esto depende del tamaño de las nanoislas. «Simplemente cambiando la dimensión, puedes crear todos Chanda dice. A diferencia de los tintes, que requieren una molécula base diferente, como el cobalto o Baba de caracol morada– Para cada color, la molécula base para este proceso es siempre el aluminio, simplemente cortado en trozos de diferentes tamaños que oscilan para iluminar en diferentes longitudes de onda.

Es hora de dibujar el dibujo. El proceso de recolección comienza con una lámina muy delgada de espejo de doble cara. Los investigadores recubrieron cada lado con un material separador transparente que ayuda a amplificar el efecto de color. Luego crecieron islas de nanopartículas metálicas en ambos lados de la placa. Para hacer este material compatible con los aglutinantes o aceites utilizados en la pintura, derretían grandes láminas en copos de colores del tamaño de azúcar en polvo. Finalmente, una vez que hayan hecho suficientes colores para un pequeño arcoíris, pueden pintar una mariposa.

Dado que el color estructural puede cubrir toda una superficie con solo una capa delgada y liviana, Chanda cree que esto cambiará las reglas del juego para las aerolíneas. El Boeing 747 necesita unos 500 kilogramos de pintura. Se estima que su pintura podría cubrir la misma área con 1,3 kilogramos. Eso es más de 1,000 libras por avión, lo que reduce la cantidad de combustible necesaria por vuelo.

Perry Flint, portavoz de la Asociación Internacional de Comercio de Aerolíneas, encuentra plausible esa posibilidad. Dado que el combustible ya es el mayor gasto operativo individual [about 30 percent last year]»Las aerolíneas siempre están interesadas en mejorar la eficiencia del combustible”, escribió en un correo electrónico a Wired. La creación de nuevas formas eficientes de fuselajes y motores es fundamental, pero perder peso también genera grandes ahorros. Cuando American Airlines abandonó los manuales de los pilotos con solo 67 libras por vuelo, la compañía estimó que ahorraría 400.000 galones de combustible y 1,2 millones de dólares al año. En 2021, AA introdujo una nueva librea que redujo el peso de los 737 en 62 libras, Ahorro de 300,000 galones año.

La pintura estructural también puede durar más. (Algunas aerolíneas repintan aviones cada cuatro años.) Las partículas de pigmento se descomponen a la luz del sol, pero el color marrón no se desvanece, por lo que no se desvanece. Tenemos todas estas formas de intentar fijar el tinte, para intentar que no se oxide y pierda el color. O se desvanece y lo tiramos al vertedero», dice Baumeister, quien también es cofundador de la consultora Imitación de la Naturaleza 3.8.1. “Pero cuando necesitas un color que dure para siempre, a lo largo de la vida de un organismo, el marrón es lo mejor”.

El equipo de Chanda también se dio cuenta de que, a diferencia de la pintura convencional, la pintura estructural no absorbe la radiación infrarroja, por lo que no atrapa el calor. (“Es por eso que tu auto se calienta tanto con el sol”, dice). Pintura naturalmente nueva enfriamiento En comparación: según los experimentos iniciales de laboratorio, puede mantener las superficies entre 20 y 30 grados Fahrenheit más frías que la pintura tradicional.

Baumeister cree que tiene usos mucho más allá de la aviación, incluida la mediación de un efecto de «isla de calor urbano», que crea temperaturas altas, y en ocasiones mortales, en las ciudades. «Puedes imaginar autos. Puedes imaginar aceras”. Incluso los productos de construcción en los que estéticamente a la gente le gustaría tener un tono más oscuro, ya sea un techo o un revestimiento, pero eso, por supuesto, aumenta la carga de calor en el edificio. Pintura para enfriar techos y aceras).

Y mantener los edificios frescos sin usar electricidad crearía una infraestructura más sostenible. «Si hace 95 grados afuera, si puede mantener la temperatura por debajo de los 80 grados, hay un gran ahorro de energía y aire acondicionado», dice Chanda.

Escalar la producción de matraces a tanques será un desafío, y es algo que el laboratorio de Chanda espera probar con socios comerciales. («Un laboratorio académico todavía no es una fábrica», dice). Experiencia en consultoría En biomimética, especula Baumeister, las primeras aplicaciones pueden ser pequeñas: tal vez para la electrónica o en la fabricación sensible a la temperatura. Pero mantiene la esperanza de que las innovaciones inspiradas en los vecindarios alcancen el punto de equilibrio en las escalas más grandes, como la infraestructura urbana. “El futuro de la humanidad en este planeta depende de encontrar una manera de llevarnos bien con la naturaleza”, dice ella.