اولین رنگ کم مصرف جهان با الهام از پروانه ها

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

09 مارس 2023 (اخبار نانوورکدباشیس چاندا، محقق دانشگاه فلوریدا مرکزی، استاد مرکز فناوری نانو علوم UCF، از پروانه ها الهام گرفته است تا اولین جایگزین سازگار با محیط زیست، در مقیاس بزرگ و چند رنگ را برای رنگ های مبتنی بر رنگدانه ایجاد کند که می تواند به تلاش های صرفه جویی در انرژی کمک کند. کمک به کاهش گرمایش زمین توسعه در منتشر شد با پیشرفتهای علمی به عنوان یک مقاله برجسته (رنگ ساختاری پلاسمونیک فوق سبک). مدل پروانه ها روی چمن

رنگ پلاسمونیک تولید شده توسط UCF از آرایش ساختاری در مقیاس نانو مواد بی رنگ - آلومینیوم و اکسید آلومینیوم - به جای رنگدانه ها برای ایجاد رنگ استفاده می کند. در اینجا رنگ پلاسمونیک روی بال‌های پروانه‌های فلزی، حشره‌ای که الهام‌بخش این تحقیق بود، استفاده می‌شود. (تصویر: UCF) چاندا می‌گوید: طیف رنگ‌ها و رنگ‌های موجود در دنیای طبیعی شگفت‌انگیز است - از گل‌های رنگارنگ، پرندگان و پروانه‌ها گرفته تا موجودات زیر آب مانند ماهی و سرپایان. رنگ ساختاری به عنوان مکانیسم اصلی تولید رنگ در چندین گونه بسیار زنده عمل می کند که آرایش هندسی معمولاً دو ماده بی رنگ همه رنگ ها را تولید می کند. از سوی دیگر، با رنگدانه های دست ساز، مولکول های جدیدی برای هر رنگ موجود مورد نیاز است. بر اساس چنین الهامات زیستی، گروه تحقیقاتی چاندا یک رنگ پلاسمونیک را ابداع کرد که از آرایش ساختاری در مقیاس نانو مواد بی رنگ - آلومینیوم و اکسید آلومینیوم - به جای رنگدانه ها برای ایجاد رنگ استفاده می کند. در حالی که رنگدانه های رنگدانه بر اساس ویژگی الکترونیکی ماده رنگدانه، جذب نور را کنترل می کنند و از این رو هر رنگی به یک مولکول جدید نیاز دارد، رنگ های ساختاری نحوه انعکاس، پراکندگی یا جذب نور را صرفاً بر اساس آرایش هندسی نانوساختارها کنترل می کنند. چنین رنگ‌های ساختاری سازگار با محیط‌زیست هستند زیرا فقط از فلزات و اکسیدها استفاده می‌کنند، بر خلاف رنگ‌های مبتنی بر رنگدانه‌های موجود که از مولکول‌های سنتز شده مصنوعی استفاده می‌کنند. محققان تکه های رنگی ساختاری خود را با یک چسب تجاری ترکیب کرده اند تا رنگ هایی با ماندگاری طولانی در تمام رنگ ها ایجاد کنند. چاندا می‌گوید: «رنگ‌های معمولی محو می‌شوند، زیرا رنگدانه توانایی جذب فوتون‌ها را از دست می‌دهد. "در اینجا، ما توسط آن پدیده محدود نشده ایم. هنگامی که چیزی را با رنگ ساختاری رنگ می کنیم، باید برای قرن ها باقی بماند." علاوه بر این، به گفته محقق، از آنجایی که رنگ پلاسمونیک کل طیف مادون قرمز را منعکس می‌کند، گرمای کمتری توسط رنگ جذب می‌شود و در نتیجه سطح زیر 25 تا 30 درجه فارنهایت خنک‌تر از زمانی است که با رنگ استاندارد تجاری پوشانده می‌شود. بیش از 10 درصد از کل برق در ایالات متحده است چاندا می گوید به سمت استفاده از تهویه مطبوع می رود. تفاوت دمایی که رنگ پلاسمونیک وعده می دهد منجر به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی می شود. استفاده از الکتریسیته کمتر برای خنک کردن، انتشار دی اکسید کربن را نیز کاهش می دهد و گرمایش جهانی را کاهش می دهد. این محقق می گوید رنگ پلاسمونیک نیز بسیار سبک وزن است. چاندا می‌گوید این به دلیل نسبت سطح به ضخامت زیاد رنگ است، با رنگ‌بندی کامل که در ضخامت رنگ تنها 150 نانومتر به دست می‌آید و آن را به سبک‌ترین رنگ در جهان تبدیل می‌کند. او می گوید که رنگ آنقدر سبک است که تنها حدود 3 پوند رنگ پلاسمونیک می تواند یک بوئینگ 747 را بپوشاند، که معمولاً به بیش از 1,000 پوند رنگ معمولی نیاز دارد. چاندا می گوید علاقه او به رنگ ساختاری از جنب و جوش پروانه ها نشات می گیرد. او می گوید: «در کودکی همیشه می خواستم یک پروانه بسازم.

تحقیقات آینده

چاندا می‌گوید گام‌های بعدی این پروژه شامل بررسی بیشتر جنبه‌های صرفه‌جویی در انرژی رنگ برای بهبود قابلیت حیات آن به عنوان رنگ تجاری است. او می گوید: "رنگ پیگمنت معمولی در تاسیسات بزرگی ساخته می شود که می توانند صدها گالن رنگ بسازند." در حال حاضر، مگر اینکه فرآیند افزایش مقیاس را طی کنیم، هنوز هم تولید آن در یک آزمایشگاه دانشگاهی گران است. ما باید چیز متفاوتی مانند غیرسمی بودن، اثر خنک کنندگی، وزن فوق العاده سبک را به میز بیاوریم که سایر رنگ های معمولی نمی توانند آن را انجام دهند. چاندا می گوید.