سبک‌ترین رنگ جهان با هدف صرفه‌جویی در انرژی ساخته شد

محققان رنگ جدیدی برای صرفه جویی در انرژی ساخته اند که گرما را دفع می کند. میتوان در هر رنگی آنرا ساخت و احتمالا برای قرن ها دوام خواهد داشت.

به گزارش ایسنا به نقل از ساینس آلرت، این رنگ سبک ترین رنگی است که تا به امروز ساخته شده است.

این رنگ با الهام از بال های پروانه، بدون استفاده از رنگدانه و از طریق آرایش نانوذرات به صورت ساختاری ایجاد می شود و محققان آنرا  «رنگ پلاسمونیک» (plasmonic paint) می نامند.

بر اساس محاسبات آنها، تنها ۱.۴ کیلوگرم (۳ پوند) از رنگ پلاسمونیک برای پوشاندن یک هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ کافی است، در حالی که برای پوشاندن آن با رنگ معمولی به دستکم ۴۵۴ کیلوگرم (۱۰۰۰ پوند) رنگ تجاری نیاز است.

این بدان معناست که این رنگ میتواند به میزان قابل توجهی گازهای گلخانه ای موردنیاز برای پرواز را کاهش دهد. البته باید گفت که این رنگ فقط در آزمایشگاه ایجاد شده و بنابراین تا تولید انبوه آن فاصله زیادی داریم.

یکی از انگیزه های بزرگ برای عرضه این رنگ به بازار این است که میتوان از آن برای خنک نگه داشتن سازه ها نیز استفاده کرد. ساختار رنگ پلاسمونیک کل طیف مادون قرمز را منعکس می کند، بنابراین گرمای کمتری جذب می شود.

محققان می گویند که سطوح زیر رنگ جدید ۱۳ تا ۱۶ درجه سانتیگراد خنک تر از سطوحی هستند که با رنگ تجاری معمولی پوشانده شده اند.

دباشیس چاندا (Debashis Chanda)، دانشمند نانو از دانشگاه فلوریدای مرکزی که رهبری تیم سازنده ی این رنگ را برعهده داشت، می گوید: بیش از ۱۰ درصد از کل برق در آمريکا صرف استفاده از تهویه مطبوع می شود.

تفاوت دمایی که رنگ پلاسمونیک وعده می دهد 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 در نتیجه گرمایش جهانی کاهش می یابد.

در حال حاضر، رنگ های مبتنی بر رنگدانه برای ایجاد رنگ به ملکول های خاصی نیاز دارند و معمولا در رنگ های مدرن، این رنگدانه ها بطور مصنوعی سنتز می شوند.

خواص الکترونیکی هر مولکول میزان جذب نور و در نتیجه رنگی که ظاهر می شود را کنترل می کند. این بدان معناست که برای هر رنگ جدید باید یک رنگدانه جدید وجود داشته باشد. این در حالیست که رنگ پلاسمونیک از نانوذرات دو ماده بی رنگ یعنی آلومینیوم و اکسید آلومینیوم استفاده می کند. با چیدمان آنها به روش های مختلف بر روی یک آینه آلومینیومی با پوشش اکسید، میتوان نحوه پراکندگی، بازتاب یا جذب نور را کنترل کرد. فرآیند مشابهی باعث ایجاد رنگ غنی بال های پروانه ها می شود.

چاندا می گوید: رنگ ساختاری به عنوان مکانیسم اصلی تولید رنگ در چندین گونه ی زنده عمل می کند که در آنها آرایش هندسی دو ماده ی بی رنگ همه ی رنگ ها را تولید می کند. در حالیکه هنگام استفاده از رنگدانه که ساخته ی دست بشر است، برای ساخت هر رنگی باید از ملکول های جدید استفاده شود. رنگ ساختاری همان چیزی است که رنگ را بسیار سبک وزن می کند.

در این تحقیق، محققان رنگ ساختاری را با استفاده از یک تبخیرکننده پرتو الکترونی ایجاد کردند که یک ماده را با سرعت کنترل شده گرم می کند. این تبخیر کنترل شده به خوشه های کوچکی از نانوذرات آلومینیوم اجازه می دهد تا به خودی خود جمع شوند. با تغییر فشار و دمای تبخیر کننده پرتو الکترونی، محققان توانستند ساختارهایی ایجاد کنند که رنگ های مختلفی را منعکس می کند.

محققان همچنین پوسته های رنگی ساختاری خود را با یک چسب تجاری ترکیب کردند که این به معنای دوام رنگ برای صدها سال دستکم به صورت نظری است.

این اولین رنگ جدید جهان نیست که نویدبخش خواصی باورنکردنی است. بسياري از شما نام رنگ ونتابلک (Vantablack) را شنیده اید که به عنوان یکی از سیاه ترین رنگ های جهان قادر به جذب ۹۹.۹۶ درصد از نور است.

این رنگ از نانولوله های کربنی ریز ساخته شده است و از زمان ساخت آن تاکنون رنگ های سیاه تری نیز بر اساس همین روش ایجاد شده است.

رنگ بی نهایت سفید نیز وجود دارند که ۹۸.۱ درصد نور را منعکس می کنند و نویدبخش کاهش نیاز به تهویه مطبوع هستند. ولی برخلاف رنگ پلاسمونیک، رنگ های بسیار سفید برای انعکاس نور به رنگدانه ها متکی هستند و ونتا بلک نیز در حال حاضر تک رنگ است.

با این وجود برای رسیدن به روزی که تنها از یک قوطی کوچک برای رنگ آمیزی کل خانه خود استفاده کنیم، راه زيادي پیش رو داریم.

این تحقیق در مجله ی Science Advances منتشر شده است.