Dünyanın ilk enerji tasarruflu boyası kelebeklerden ilham aldı

Dünyanın ilk enerji tasarruflu boyası kelebeklerden ilham aldı

Zaman Damgası: 9 Mart 2023 4:25
Kaynak Düğüm: 2001727
09 Mart 2023 (Nanowerk Haberleri) UCF'nin NanoScience Teknoloji Merkezi'nde profesör olan Central Florida Üniversitesi araştırmacısı Debashis Chanda, enerji tasarrufu çabalarına katkıda bulunabilecek pigment bazlı renklendiricilere karşı ilk çevre dostu, büyük ölçekli ve çok renkli alternatifi yaratmak için kelebeklerden ilham aldı. küresel ısınmayı azaltmaya yardımcı olur. Gelişme yayınlandı Bilim Gelişmeler öne çıkan bir makale olarak (“Ultra hafif plazmonik yapısal renkli boya”). çimenlerin üzerinde model kelebekler UCF tarafından geliştirilen plazmonik boya, renkleri oluşturmak için pigmentler yerine renksiz malzemelerin (alüminyum ve alüminyum oksit) nano ölçekli yapısal düzenlemesini kullanır. Burada plazmonik boya, araştırmaya ilham veren böcek olan metal kelebeklerin kanatlarına uygulanıyor. (Resim: UCF) "Renkli çiçekler, kuşlar ve kelebeklerden balıklar ve kafadanbacaklılar gibi su altı canlılarına kadar, doğal dünyadaki renk ve ton yelpazesi şaşırtıcı" diyor Chanda. "Yapısal renk, tipik olarak iki renksiz malzemenin geometrik düzenlemesinin tüm renkleri ürettiği son derece canlı birkaç türde birincil renk oluşturma mekanizması olarak hizmet eder. Öte yandan, insan yapımı pigmentte, mevcut her renk için yeni moleküllere ihtiyaç vardır.” Bu tür biyo-ilhamlara dayanarak, Chanda'nın araştırma grubu, renkleri oluşturmak için pigmentler yerine renksiz malzemelerin (alüminyum ve alüminyum oksit) nano ölçekli yapısal düzenlemesini kullanan bir plazmonik boya icat etti. Pigment renklendiriciler, pigment malzemesinin elektronik özelliğine dayalı olarak ışık emilimini kontrol ederken ve dolayısıyla her rengin yeni bir moleküle ihtiyacı varken, yapısal renklendiriciler, yalnızca nanoyapıların geometrik düzenlemesine dayalı olarak ışığın yansıtılma, saçılma veya soğurulma şeklini kontrol eder. Bu tür yapısal renkler, yapay olarak sentezlenmiş moleküller kullanan mevcut pigment bazlı renklerin aksine, yalnızca metalleri ve oksitleri kullandıkları için çevre dostudur. Araştırmacılar, tüm renklerden uzun ömürlü boyalar oluşturmak için yapısal renk pullarını ticari bir bağlayıcı ile birleştirdiler. Chanda, "Pigment fotonları emme yeteneğini kaybettiği için normal renk solar" diyor. “Burada, bu fenomenle sınırlı değiliz. Bir şeyi yapısal renkle boyadığımızda, yüzyıllarca kalmalı.” Araştırmacı ayrıca, plazmonik boyanın tüm kızılötesi spektrumu yansıtması nedeniyle boya tarafından daha az ısı emildiğini ve bunun da alt yüzeyin standart ticari boya ile kaplanmasına göre 25 ila 30 derece Fahrenheit daha soğuk kalmasına neden olduğunu söylüyor. “ABD'deki toplam elektriğin %10'undan fazlası klima kullanımına doğru gidiyor,” diyor Chanda. "Plazmonik boyanın vaat ettiği sıcaklık farkı, önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayacaktır. Soğutma için daha az elektrik kullanmak da karbondioksit emisyonlarını azaltacak ve küresel ısınmayı azaltacaktır.” Araştırmacı, plazmonik boyanın da son derece hafif olduğunu söylüyor. Chanda, bunun nedeninin boyanın yalnızca 150 nanometrelik bir boya kalınlığında elde edilen tam renklendirme ile geniş alan-kalınlık oranından kaynaklandığını ve bunun da onu dünyanın en hafif boyası yaptığını söylüyor. Boya o kadar hafif ki, normalde 3 pound'dan fazla geleneksel boya gerektiren bir Boeing 747'yi yalnızca 1,000 pound plazmonik boya kaplayabilir, diyor. Chanda, yapısal renklere olan ilgisinin kelebeklerin canlılığından kaynaklandığını söylüyor. “Çocukken hep bir kelebek yapmak istemişimdir” diyor.

Gelecek Araştırma

Chanda, projenin sonraki adımlarının, boyanın ticari boya olarak uygulanabilirliğini geliştirmek için enerji tasarrufu sağlayan yönlerinin daha fazla araştırılmasını içerdiğini söylüyor. "Geleneksel pigment boya, yüzlerce galon boya üretebilecekleri büyük tesislerde yapılıyor" diyor. "Şu anda, ölçek büyütme sürecinden geçmezsek, akademik bir laboratuvarda üretim yapmak hâlâ pahalı." "Toksik olmayan, soğutma etkisi, ultra hafif ağırlık gibi farklı bir şeyi masaya diğer geleneksel boyaların getiremeyeceği şekilde getirmemiz gerekiyor." Chanda diyor.

Zaman Damgası:

Den fazla nanowerk