ساخت سبک‌ترین رنگ جهان، فقط با ۱.۴ کیلوگرم می‌تواند بوئینگ ۷۴۷ را بپوشاند!

«تابناک با تو» - محققان رنگ جدیدی ساخته‌اند که گرما را دفع می‌کند و پایداری بسیار دارد. همچنین سبک‌ترین رنگی است که تا به امروز ایجاد شده است.

این رنگ با الهام از بال‌های پروانه، از رنگدانه ساخته نشده است. در عوض، این رنگ از طریق آرایش نانوذرات به صورت ساختاری ایجاد می‌شود. این تیم آن را “رنگ پلاسمونیک” می‌نامند.

تنها ۱.۴ کیلوگرم رنگ پلاسمونیک برای پوشاندن یک بوئینگ ۷۴۷ لازم است – برای انجام همین کار به حداقل ۴۵۴ کیلوگرم، رنگ تجاری معمولی نیاز است.

به این معنی که می‌تواند به میزان قابل توجهی میزان گازهای گلخانه‌ای مورد نیاز برای پرواز را کاهش دهد. این رنگ فقط در آزمایشگاه ایجاد شده است، بنابراین ما تا تولید انبوه آن فاصله زیادی داریم.

اما محققان قبلاً رنگ را در رنگ‌های مختلف با استفاده از تکنیک‌هایی ساخته‌اند که به راحتی می‌توان آن‌ها را به مقدار زیاد تولید کرد.

یکی از انگیزه‌های بزرگ برای عرضه این رنگ به بازار این است که می‌تواند به خنک نگه داشتن سازه‌ها نیز کمک کند: ساختار رنگ پلاسمونیک کل طیف مادون قرمز را بازتاب می‌دهد، بنابراین گرمای کمتری جذب می‌شود.

محققان می‌گویند سطوح زیر پوشش رنگ جدید ۱۳ تا ۱۶ درجه سانتی گراد خنک‌تر از سطوحی هستند که با رنگ تجاری معمولی پوشانده می‌شوند.

دباشیس چاندا، دانشمند نانویی از دانشگاه فلوریدا مرکزی، که رهبری تیم سازنده این رنگ را بر عهده داشت، می‌گوید: «بیش از ۱۰ درصد از کل برق در ایالات متحده صرف استفاده از تهویه مطبوع می‌شود.ن

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

در حال حاضر، رنگ‌های مبتنی بر رنگدانه برای ایجاد رنگ به مولکول‌های خاصی نیاز دارند و معمولاً در رنگ‌های مدرن، این رنگدانه‌ها به‌طور مصنوعی سنتز می‌شوند.

خواص الکترونیکی هر مولکول میزان جذب نور و در نتیجه رنگ ظاهر شدن رنگ را کنترل می‌کند. به این معنی که برای هر رنگ جدید باید یک رنگدانه جدید وجود داشته باشد.

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

رنگ ساختاری به عنوان مکانیسم اصلی تولید رنگ در چندین گونه زنده عمل می کند که در آن آرایش هندسی معمولاً دو ماده بی رنگ همه رنگ‌ها را تولید می‌کند. در صورتی که در رنگ‌های رنگدانه‌‌ای، مولکول های جدیدی برای هر رنگ موجود مورد نیاز است.

رنگ ساختاری همان چیزی است که رنگ را بسیار سبک وزن می کند. با ضخامت تنها ۱۵۰ نانومتر، پوشش رنگ کامل می‌شود و آن را به سبک‌ترین رنگ ثبت شده تبدیل می کند.

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

این تبخیر کنترل‌شده به خوشه‌های کوچکی از نانوذرات آلومینیوم اجازه می‌دهد تا به خودی خود جمع شوند. اتم‌های آلومینیوم بیشتر از بستر اکسیدی که روی آن رشد می‌کنند به یکدیگر جذب می‌شوند، بنابراین به‌طور طبیعی جمع می‌شوند. با تغییر فشار و دمای تبخیر کننده پرتو الکترونی، می‌توان ساختارهایی ایجاد کند که رنگ های مختلف را منعکس می کند.

به طور اساسی، این فرآیند کنترل شده با فشار و دما، تکرارپذیری بالا را در مناطق وسیع در یک مرحله تضمین می کند، هزینه تولید را کاهش می‌دهد و امکان ساخت در مقیاس بزرگ را فراهم می کند.

محققان همچنین پوسته‌های 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. رنگ‌های معمولی محو می‌شوند، زیرا رنگدانه توانایی جذب فوتون‌ها را از دست می‌دهد.

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

این اولین نوع رنگ جدید نیست که نوید برخی خواص باورنکردنی را می‌دهد. بسیاری از شما نام Vantablack را شنیده‌اید – یکی از سیاه‌ترین رنگ‌های جهان که قادر به جذب ۹۹.۹۶ درصد نور است.

مشابه رنگ پلاسمونیک، این سیاهی فوق العاده نتیجه نانولوله‌های کربنی ریز است و از آن زمان حتی رنگ‌های سیاه‌تری نیز بر اساس همین روش ایجاد شده است.

رنگ فوق‌العاده سفید نیز وجود دارد که ۹۸.۱ درصد نور را منعکس می‌کند و نوید می‌دهد که نیازهای تهویه مطبوع را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. اما برخلاف رنگ پلاسمونیک، رنگ فوق‌العاده سفید برای انعکاس نور به رنگدانه‌ها متکی است و Vantablack در حال حاضر تنها در یک رنگ موجود است.

با این حال، تا اینکه همه ما رنگ‌های 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: یک پزشک