سبک ترین رنگ جهان اختراع شد؛ با ۱.۴ کیلو رنگ، بویینگ ۷۴۷ را رنگ آمیزی کنید!

مکانیزم ساختاری راهکار ایجاد سبک ترین رنگ جهان

تیم توسعه‌دهنده ادعا می‌کند که برای ساخت این رنگ از بال پروانه الهام گرفته است. همچین محصول جدید از رنگدانه ساخته نشده، بلکه با تغییر ساختار نانوذرات به‌دست آمده است. همین نیز سبب شده که رنگ پلاسمونیک نامیده شود.

ظاهرا تنها ۱.۴ کیلوگرم از این رنگ برای پوشش دادن یک هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ کفایت می‌کند. این در حالی است که اگر از سایر محصولات رایج در بازار استفاده کنید، برای این هواپیمای بزرگ به ۴۵۴ کیلوگرم رنگ نیاز خواهید داشت. بدین‌ترتیب میزان گازهای گلخانه‌ای منتشر شده برای پرواز نیز به‌شکل قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند.

البته ناگفته نماند که این رنگ فعلا تنها در آزمایشگاه تولید شده است و قطعا برای تبدیل شدن به محصولی تجاری در مقیاس جهانی راهی دراز را در پیش دارد. هرچند که تیم مربوطه توانسته‌اند محصول انقلابی خود را در رنگ‌های مختلف تولید کنند و ادعا می‌کنند که می‌توان تکنیک‌های مورد استفاده را در مقیاس بزرگ نیز به‌کار برد.

بوئینگ ۷۴۷ در کنار جنگنده های F4 و F14 و میگ 29

با همه اینها هنوز راه درازی برای دیدن رنگ پلاسمونیک در فروشگاه‌ها داریم. زمانی که می‌توان با یک قوطی کوچک رنگ یک خانه را به‌طور کامل رنگ‌آمیزی کرد. Debashis Chanda،‌ استاد دانشگاه فلوریدا مرکزی و سرپرست تیم خالق رنگ پلاسمونیک در این رابطه به ظرفیت عظیم کارخانه‌های فعلی برای تولید هزاران لیتر رنگ در روز اشاره کرد و گفت که تولید سبک ترین رنگ جهان در آزمایشگاه فعلا بسیار هزینه‌بر است و باید روی تولید آن به‌صورت انبوه کار کنند.

البته عنوان سبک ترین رنگ جهان تنها برگ برنده این رنگ در بازار نخواهد بود؛ زیرا می‌تواند به خنک نگه داشتن سازه‌ها نیز کمک چشمگیری بکند. ساختار رنگ پلاسمونیک به‌گونه‌ای است که می‌تواند کل طیف فروسرخ را منعکس کند که یعنی گرمای کمتری جذب می‌شود. اگر دقیق‌تر بگوییم سطح زیر این رنگ در مقایسه با دیگر رنگ‌ های تجاری بین ۱۳ تا ۱۶ درجه خنک‌تر خواهد بود.

Debashis Chanda در رابطه با مزیت‌های این رنگ توضیحاتی را ارائه داد. به‌ادعای او بیش از ۱۰ درصد از انرژی برق در آمریکا صرف سرمایش می‌شود. بنابراین تفاوت دمای بین سبک ترین رنگ جهان و دیگر رنگ‌ ها به صرفه‌جویی چشمگیری در مصرف انرژی منجر خواهد شد. از طرفی مصرف برق کمتر به‌معنی کاهش انتشار کربن‌دی‌اکسید و کمک به مشکل گرمایش جهانی زمین خواهد بود.

در حال حاضر یک محصول بر پایه رنگ‌دانه به مولکول‌های خاصی برای ایجاد رنگ نیاز دارد و معمولا این رنگدانه‌ها به‌صورت مصنوعی ساخته می‌شوند. ویژگی های الکترونیکی هر مولکول تنظیم کننده میزان نور جذب شده و رنگی است که در نهایت در برابر چشمان شما ظاهر می‌شود. بنابراین برای ایجاد هر رنگ جدید به یک رنگدانه جدید نیز نیاز است.

در عوض سبک ترین رنگ جهان از نانوذرات دو ماده بدون رنگ یعنی آلومینیوم و آلومینیوم اکسید استفاده می‌کند. با قرار دادن آنها در حالت‌های مختلف و روی لایه‌ای از آلومینیوم که با اکسید پوشیده شده است، می‌توان چگونگی پخش، انعکاس و جذب نور را کنترل کرد. فرآیند مشابهی مسئول ایجاد رنگ‌های زیبا در بال‌های پروانه است.

Chanda در ادامه توضیحات خود تاکید کرد که گستره رنگ‌ها در طبیعت از گل و پرندگان گرفته تا جانوران دریایی فوق‌العاده است. آنها متوجه شده‌اند که رنگ ساختاری به‌عنوان مکانیزم اولیه ایجاد رنگ در برخی از زیباترین گونه‌ها عمل می‌کند که یعنی دو ساختار بدون رنگ با چینشی خاص مسئول ایجاد تمامی رنگ‌ها هستند.

همین مکانیزم ساختاری سبب شده است که محصول جدید سبک ترین رنگ جهان باشد؛ زیرا در ضخامت تنها ۱۵۰ نانومتر به بلوغ رنگی می‌رسد. تیم پژوهشی همچنین اعلام کرد که از یک تبخیرکننده پرتو الکترونی برای ساخت محصول جدید خود استفاده کرده‌اند. این تبخیرکننده می‌تواند به‌صورت کاملا کنترل شده به مواد گرما بدهد.

تبخیر کنترل شده به لایه‌های کوچک نانوذرات آلومینیوم اجازه می‌دهد که کنار هم جمع شوند. اتم‌های آلومینیوم نسبت به لایه زیرین اکسیدی بیشتر جذب همدیگر می‌شوند و به‌صورت طبیعی لایه‌ای جدید را می‌سازند. با تغییر میزان فشار و دمای تبخیرکننده پرتو الکترونی می‌توان ساختارهایی را ایجاد کرد که رنگ های مختلف را منعکس می‌کنند.

این فرآیند امکان بازتولید در مقیاسی بزرگ را در تنها یک مرحله دارد که یعنی در آینده شرکت‌های سازنده سبک ترین رنگ جهان هزینه‌های تولید پایین‌تری نیز خواهند داشت. البته این رنگ از نظر اقتصادی فقط به‌نفع تولیدکنندگان نیست و برای مصرف کننده نیز منافعی دارد.

رنگ های عادی به‌خاطر اینکه رنگدانه توانایی خود را در جذب فوتون از دست می‌دهد، کم‌کم محو می‌شوند. هرچند که سبک ترین رنگ جهان چنین محدودیتی ندارد و می‌تواند چند صد سال دوام بیاورد. البته این تنها رنگی نیست که وعده‌های فوق‌العاده‌ای را می‌دهد. پیشتر شاهد Vantablack بودیم که قادر بود ۹۹.۹۶ درصد نور را جذب کند و سیاه‌ترین رنگ ممکن را ارائه دهد.

در ساخت این رنگ نیز از راهکاری مشابه با سبک ترین رنگ جهان استفاده شده بود. همچنین رنگ فراسفید را داشتیم که می‌توانست ۹۸.۱ درصد نور را منعکس کرده و نیاز به کولر را تا حد زیادی از بین ببرد. هرچند که برخلاف رنگ پلاسمونیک، رنگ فراسفید به رنگدانه برای انعکاس نور نیاز دارد و وانتابلک نیز در تنها یک رنگ عرضه شده است.