Por milhares de anos, a humanidade utilizou tintas pigmentadas, corantes e outros materiais para criar cores. Desde as pinturas rupestres até as obras modernas, esses métodos tradicionais foram essenciais para comunicação, arte e funcionalidade.

Mas um pesquisador japonês está revolucionando essa abordagem ao aplicar uma tecnologia de cor reflexiva diretamente em objetos tridimensionais.

Limitações dos métodos tradicionais

Os métodos tradicionais de coloração, baseados em pigmentos e corantes, funcionam absorvendo determinados comprimentos de onda de luz, deixando apenas a cor visível que enxergamos.

Apesar de eficazes, apresentam desvantagens consideráveis. Com o tempo, esses pigmentos se degradam devido à exposição à luz solar, oxigênio e poluentes, levando ao desbotamento.

Além disso, muitos pigmentos e solventes usados nesses processos representam riscos ao meio ambiente e à saúde humana.

Alguns materiais ainda necessitam de camadas espessas ou primers, aumentando os custos e o impacto ambiental.

Uma nova abordagem

Sugimoto Hiroshi, pesquisador e engenheiro de materiais da Universidade de Kobe, desenvolveu um método revolucionário que desafia os limites dos sistemas tradicionais de coloração.

Seu trabalho utiliza uma fina camada de nanoesferas de cristal de silício aplicadas às superfícies, que refletem a luz em vez de absorvê-la.

Esse mecanismo imita fenômenos encontrados na natureza, como as asas das borboletas e as penas dos pavões, conhecidas por suas cores vibrantes.

A diferença é que, enquanto na natureza o efeito iridescente muda de cor dependendo do ângulo de visão, Sugimoto conseguiu controlar a reflexão da luz para que a cor permaneça constante de qualquer perspectiva.

“Usando pequenas esferas de silício de tamanho muito consistente, a luz é dispersa de maneira que apenas a cor desejada é refletida”, explicou o pesquisador.

Essa tecnologia permite aplicar cores vibrantes e estáveis a objetos tridimensionais sem os problemas típicos de desbotamento ou iridescência excessiva.

Uma demonstração realizada por Sugimoto mostrou superfícies de vidro com cores brilhantes obtidas por meio de uma camada ultrafina de nanoesferas.

Aplicando a tecnologia na indústria

Para ampliar o alcance da inovação, Sugimoto colaborou com Kameda Takahiro, da empresa ANRI. Juntos, eles buscaram aplicações práticas para o mercado industrial. Por meio de parcerias com a Kobe University Capital e o programa D-Global da JST, a equipe obteve um financiamento de 300 milhões de ienes. O objetivo inicial é utilizar essa tecnologia em tintas de segurança e produtos cosméticos, com uma fábrica planejada para iniciar operações em 2027.

“Com nossas nanoesferas, é possível atingir resoluções de impressão de até 50.000 dpi. Isso supera os 10.000 dpi necessários para tintas de segurança de alto desempenho”, afirmou Sugimoto. No setor de cosméticos, as nanoesferas podem atuar como pigmentos multifuncionais, servindo tanto para bases como protetores solares, além de serem seguras para a saúde humana, pois o silício é amplamente encontrado na natureza.

Soluções para a indústria automotiva

A próxima meta da equipe é entrar no mercado automotivo. A previsão é construir uma segunda planta em 2029, destinada exclusivamente à produção para esse setor. “Entre um quarto e um terço das emissões de gases de efeito estufa durante a produção de um carro vêm do processo de pintura”, destacou Sugimoto. O processo tradicional requer camadas espessas de tinta, que demandam alta energia para secagem. Para a indústria aeronáutica, as camadas de tinta aumentam o peso das aeronaves em até centenas de quilos, elevando o consumo de combustível.

Com as nanoesferas, uma camada extremamente fina seria suficiente para cobrir as superfícies, reduzindo significativamente o impacto ambiental e os custos de produção. Além disso, o silício usado na tecnologia é altamente reciclável, pois pode ser aproveitado como subproduto da indústria de semicondutores.

Benefícios ambientais e sustentabilidade

Sugimoto destacou que sua tecnologia é ecologicamente correta, alinhando-se às demandas atuais por soluções sustentáveis. O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, garantindo acessibilidade e baixo custo. Além disso, sua ampla utilização na indústria de eletrônicos já gerou vasto conhecimento sobre suas propriedades, facilitando a integração da tecnologia em processos industriais existentes.

“Nossas nanoesferas oferecem um impacto ambiental mínimo, especialmente se comparadas aos pigmentos tradicionais”, ressaltou Sugimoto. Além disso, o uso de resíduos da produção de semicondutores ajuda a minimizar o desperdício e cria um ciclo produtivo mais eficiente.

Produtos para o consumidor final

Embora o foco inicial esteja nas aplicações industriais, Sugimoto também planeja lançar produtos voltados para o consumidor final. “Desenvolvemos uma solução que permite usar nossas nanopartículas em tintas comuns. Pode ser aplicada com pincéis ou sprays, como as tintas comerciais”, explicou. Esse formato oferece grande acessibilidade e potencial de mercado.

Os primeiros produtos também incluem uma solução de nanopartículas misturadas a ligantes, ideal para pinturas artísticas e revestimentos de alta qualidade. Esses avanços prometem transformar o mercado de tintas e possibilitar aplicações criativas em diversos setores.

Avanços publicados

O artigo científico que detalha essa inovação foi publicado em 29 de janeiro de 2024, no ACS Applied Nano Materials, sob o título “Monocamada de nanoesferas de silício ressonantes Mie para coloração estrutural”. Nele, Sugimoto e sua equipe descrevem os detalhes técnicos e as aplicações da tecnologia.

Com planos ambiciosos de apresentar uma oferta pública inicial até 2033, Sugimoto está confiante de que sua descoberta terá um impacto duradouro. A combinação de sustentabilidade, eficiência e versatilidade posiciona a tecnologia de cores reflexivas como uma solução inovadora para os desafios do futuro.