أول طلاء موفر للطاقة في العالم مستوحى من الفراشات

09 مارس 2023 (أخبار Nanowerk) استوحى الباحث بجامعة سنترال فلوريدا ديباشيس تشاندا ، وهو أستاذ في مركز تكنولوجيا العلوم النانوية التابع لجامعة كاليفورنيا ، الإلهام من الفراشات لابتكار أول بديل صديق للبيئة وواسع النطاق ومتعدد الألوان للملونات القائمة على الأصباغ ، والتي يمكن أن تسهم في جهود توفير الطاقة و تساعد في تقليل الاحتباس الحراري. تم نشر التطوير في علم السلف كمقال مميز ("طلاء ملون هيكلي فائق الخفة plasmonic"). يستخدم الطلاء البلازموني الذي طورته UCF ترتيبًا هيكليًا نانويًا للمواد عديمة اللون - الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم - بدلاً من الأصباغ لإنشاء الألوان. هنا يتم تطبيق الطلاء البلازموني على أجنحة الفراشات المعدنية ، الحشرة التي ألهمت البحث. (الصورة: UCF) "مجموعة الألوان والأشكال في العالم الطبيعي مدهشة - من الزهور الملونة والطيور والفراشات إلى الكائنات الموجودة تحت الماء مثل الأسماك ورأسيات الأرجل" ، كما يقول تشاندا. "يعمل اللون الهيكلي كآلية أساسية لتوليد اللون في العديد من الأنواع الزاهية للغاية حيث ينتج الترتيب الهندسي لمادة عديمة اللون عادةً كل الألوان. من ناحية أخرى ، مع صبغة من صنع الإنسان ، هناك حاجة إلى جزيئات جديدة لكل لون موجود ". بناءً على هذه الإلهام الحيوي ، ابتكر فريق البحث في Chanda طلاء بلازمونيك ، والذي يستخدم الترتيب الهيكلي النانوي للمواد عديمة اللون - الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم - بدلاً من الأصباغ لإنشاء الألوان. بينما تتحكم الملونات الصباغية في امتصاص الضوء بناءً على الخاصية الإلكترونية لمادة الصباغ ، وبالتالي يحتاج كل لون إلى جزيء جديد ، تتحكم الملونات الهيكلية في طريقة انعكاس الضوء أو تشتيته أو امتصاصه بناءً على الترتيب الهندسي للبنى النانوية. هذه الألوان الهيكلية صديقة للبيئة لأنها تستخدم المعادن والأكاسيد فقط ، على عكس الألوان القائمة على الأصباغ الحالية التي تستخدم جزيئات اصطناعية. قام الباحثون بدمج رقائق الألوان الهيكلية الخاصة بهم مع مادة رابطة تجارية لتشكيل دهانات طويلة الأمد من جميع الألوان. يقول تشاندا: "يتلاشى اللون الطبيعي لأن الصبغة تفقد قدرتها على امتصاص الفوتونات". "هنا ، لسنا مقيدين بهذه الظاهرة. بمجرد أن نرسم شيئًا ما بلون بنيوي ، يجب أن يبقى لقرون ". بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن الطلاء البلازموني يعكس طيف الأشعة تحت الحمراء بالكامل ، فإن الطلاء يمتص حرارة أقل ، مما يؤدي إلى بقاء السطح السفلي بمقدار 25 إلى 30 درجة فهرنهايت أكثر برودة مما لو كان مغطى بطلاء تجاري قياسي ، كما يقول الباحث. أكثر من 10٪ من إجمالي الكهرباء في الولايات المتحدة يتجه نحو استخدام مكيف الهواء ، "يقول تشاندا. "الفرق في درجات الحرارة وعود الطلاء البلازموني سيؤدي إلى توفير كبير في الطاقة. إن استخدام قدر أقل من الكهرباء للتبريد من شأنه أن يقلل أيضًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، ويقلل من ظاهرة الاحتباس الحراري ". يقول الباحث إن طلاء Plasmonic خفيف الوزن للغاية. يقول تشاندا إن هذا يرجع إلى نسبة مساحة الطلاء الكبيرة إلى السماكة ، مع تحقيق تلوين كامل بسماكة طلاء لا تتجاوز 150 نانومترًا ، مما يجعله أخف طلاء في العالم. الطلاء خفيف الوزن لدرجة أن حوالي 3 أرطال فقط من الطلاء البلازموني يمكن أن يغطي طائرة بوينج 747 ، والتي تتطلب عادة أكثر من 1,000 رطل من الطلاء التقليدي ، كما يقول. يقول تشاندا إن اهتمامه بالألوان الهيكلية ينبع من حيوية الفراشات. يقول: "عندما كنت طفلاً ، كنت أرغب دائمًا في بناء فراشة".

البحث في المستقبل

يقول Chanda إن الخطوات التالية للمشروع تشمل المزيد من الاستكشاف لجوانب توفير الطاقة للطلاء لتحسين صلاحيتها كطلاء تجاري. يقول: "صُنع طلاء الأصباغ التقليدي في منشآت كبيرة حيث يمكنهم إنتاج مئات الجالونات من الطلاء". "في هذه اللحظة ، ما لم نمر بعملية التوسع ، لا يزال الإنتاج في مختبر أكاديمي مكلفًا." "نحتاج إلى إحضار شيء مختلف مثل ، عدم السمية ، وتأثير التبريد ، والوزن الخفيف ، إلى الطاولة التي لا تستطيع الدهانات التقليدية الأخرى تقديمها." يقول تشاندا.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62528.php