دانشمندان سبک ترین رنگ دنیا را ساختند: فقط 1.4 کیلوگرم از آن می تواند یک بوئینگ 747 را بپوشاند! - مجله خبری

به گزارش مجله خبری، محققان رنگ جدیدی ساخته اند که گرما را دفع می نماید و پایداری بسیار دارد. بعلاوه سبک ترین رنگی است که تا به امروز ایجاد شده است.

این رنگ با الهام از بال های پروانه، از رنگدانه ساخته نشده است. در عوض، این رنگ به وسیله آرایش نانوذرات به صورت ساختاری ایجاد می گردد. این تیم آن را رنگ پلاسمونیک می نامند.

تنها 1.4 کیلوگرم رنگ پلاسمونیک برای پوشاندن یک بوئینگ 747 ضروری است - برای انجام همین کار به حداقل 454 کیلوگرم، رنگ تجاری معمولی احتیاج است.

به این معنی که می تواند به اندازه قابل توجهی اندازه گازهای گلخانه ای مورد احتیاج برای پرواز را کاهش دهد. این رنگ فقط در آزمایشگاه ایجاد شده است، بنابراین ما تا فراوری انبوه آن فاصله زیادی داریم.

اما محققان قبلاً رنگ را در رنگ های مختلف با استفاده از تکنیک هایی ساخته اند که به راحتی می توان آن ها را به اندازه زیاد فراوری کرد.

یکی از انگیزه های بزرگ برای عرضه این رنگ به بازار این است که می تواند به خنک نگه داشتن سازه ها نیز یاری کند: ساختار رنگ پلاسمونیک کل طیف مادون قرمز را بازتاب می دهد، بنابراین گرمای کمتری جذب می گردد.

محققان می گویند سطوح زیر پوشش رنگ نو 13 تا 16 درجه سانتی گراد خنک تر از سطوحی هستند که با رنگ تجاری معمولی پوشانده می شوند.

دباشیس چاندا، دانشمند نانویی از دانشگاه فلوریدا مرکزی، که رهبری تیم سازنده این رنگ را بر عهده داشت، می گوید: بیش از 10 درصد از کل برق در ایالات متحده صرف استفاده از تهویه مطبوع می گردد.ن

تفاوت دمایی که رنگ پلاسمونیک ایجاد می نماید منجر به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی خواهد شد. استفاده از الکتریسیته کمتر برای خنک کردن نیز انتشار دی اکسید کربن را کاهش می دهد و گرمایش دنیای را کاهش می دهد.

در حال حاضر، رنگ های مبتنی بر رنگدانه برای ایجاد رنگ به مولکول های خاصی احتیاج دارند و معمولاً در رنگ های مدرن، این رنگدانه ها به طور مصنوعی سنتز می شوند.

خواص الکترونیکی هر مولکول اندازه جذب نور و در نتیجه رنگ ظاهر شدن رنگ را کنترل می نماید. به این معنی که برای هر رنگ نو باید یک رنگدانه نو وجود داشته باشد.

در عوض، رنگ پلاسمونیک از نانوذرات دو ماده بی رنگ - آلومینیوم و اکسید آلومینیوم - استفاده می نماید. با چیدمان آنها به روش های مختلف در بالای یک آینه آلومینیومی با پوشش اکسید، می توان نحوه پراکندگی، بازتاب یا جذب نور را کنترل کرد. فرآیند مشابهی مسئول رنگ غنی بال های پروانه است.

رنگ ساختاری به عنوان مکانیسم اصلی فراوری رنگ در چندین گونه زنده عمل می نماید که در آن آرایش هندسی معمولاً دو ماده بی رنگ همه رنگ ها را فراوری می نماید. در صورتی که در رنگ های رنگدانه ای، مولکول های نوی برای هر رنگ موجود مورد احتیاج است.

رنگ ساختاری همان چیزی است که رنگ را بسیار سبک وزن می نماید. با ضخامت تنها 150 نانومتر، پوشش رنگ کامل می گردد و آن را به سبک ترین رنگ ثبت شده تبدیل می نماید.

در این تحقیق، تیم رنگ ساختاری را با استفاده از یک تبخیر نماینده پرتو الکترونی ایجاد کرد که ماده را با سرعت بسیار کنترل شده گرم می نماید.

این تبخیر کنترل شده به خوشه های کوچکی از نانوذرات آلومینیوم اجازه می دهد تا به خودی خود جمع شوند. اتم های آلومینیوم بیشتر از بستر اکسیدی که روی آن رشد می نمایند به یکدیگر جذب می شوند، بنابراین به طور طبیعی جمع می شوند. با تغییر فشار و دمای تبخیر نماینده پرتو الکترونی، می توان ساختارهایی ایجاد کند که رنگ های مختلف را منعکس می نماید.

به طور اساسی، این فرآیند کنترل شده با فشار و دما، تکرارپذیری بالا را در منطقه ها وسیع در یک مرحله تضمین می نماید، هزینه فراوری را کاهش می دهد و امکان ساخت در مقیاس بزرگ را فراهم می نماید.

محققان بعلاوه پوسته های رنگی ساختاری خود را با یک چسب تجاری ترکیب کردند که به این معنی است که رنگ برای صدها سال - حداقل در مقام تئوری - دوام می آورد. رنگ های معمولی محو می شوند، زیرا رنگدانه توانایی جذب فوتون ها را از دست می دهد.

اما در اینجا، ما به وسیله آن پدیده محدود نمی شویم. هنگامی که چیزی را با رنگ ساختاری رنگ می کنیم، باید برای قرن ها، رنگش باقی بماند.

این اولین نوع رنگ نو نیست که نوید بعضی خواص باورنکردنی را می دهد. بسیاری از شما نام Vantablack را شنیده اید - یکی از سیاه ترین رنگ های دنیا که قادر به جذب 99.96 درصد نور است.

مشابه رنگ پلاسمونیک، این سیاهی فوق العاده نتیجه نانولوله های کربنی ریز است و از آن موقع حتی رنگ های سیاه تری نیز بر اساس همین روش ایجاد شده است.

رنگ فوق العاده سفید نیز وجود دارد که 98.1 درصد نور را منعکس می نماید و نوید می دهد که احتیاجهای تهویه مطبوع را به اندازه قابل توجهی کاهش دهد. اما برخلاف رنگ پلاسمونیک، رنگ فوق العاده سفید برای انعکاس نور به رنگدانه ها متکی است و Vantablack در حال حاضر تنها در یک رنگ موجود است.

با این حال، تا اینکه همه ما رنگ های رنگ پلاسمونیک خود را سفارشی کنیم و از تنها یک قوطی کوچک برای رنگ آمیزی کل خانه استفاده کنیم، راه زیادی در پیش است.

منبع: Science Advances