الرئيس التنفيذي
أشرف الحادي

رئيس التحرير
فاطمة مهران

مستوحى من أجنحة الفراشة.. العلماء يبتكرون أخف طلاء في العالم

يعمل العلماء على تطوير طلاء جديد يعد الأدق والأخف في العالم، حيث يمكن أن يستخدم في تقنيات الروبوتات الحساسة والأجهزة الإلكترونية المتطورة.

وتتميز هذه التقنية بأنها تساعد على حماية هذه الأجهزة من التأثيرات الخارجية وتحسين كفاءتها.

فقد طور باحثون دهانا جديدا موفرا للطاقة يقاوم الحرارة، ويأتي بأي لون، ويفترض أن يستمر لقرون. ووصف أيضا بأنه أخف طلاء تم إنشاؤه حتى الآن.

وكُشف أن الطلاء مستوحى من أجنحة الفراشة، وغير مصنوع من الصباغ. بدلا من ذلك، يتم إنشاء اللون هيكليا من خلال ترتيب الجسيمات النانوية. ويطلق عليه الفريق اسم “الطلاء البلازموني Plasmonic”.

وبناء على حساباتهم، لن يستغرق الأمر سوى 1.4 كيلوغرام (3 أرطال) من الطلاء البلازموني Plasmonic لتغطية طائرة بوينغ 747 – ستحتاج على الأقل 454 كيلوغرام (1000 رطل) من الطلاء التجاري التقليدي.

وللتوضيح، تم إنشاء هذا الطلاء فقط في المختبر، لذلك نحن بعيدون جدا عن إنتاجه بالجملة.

لكن الباحثين قاموا بالفعل بصنع الطلاء بألوان مختلفة باستخدام تقنيات يمكن زيادتها بسهولة، وهذا ما سيعملون عليه بعد ذلك. وأحد الدوافع الكبيرة لنقل هذا الطلاء إلى السوق هو أنه يمكن أن يساعد أيضا في الحفاظ على برودة الهياكل: فيعكس هيكل طلاء Plasmonic طيف الأشعة تحت الحمراء بالكامل، لذلك يتم امتصاص حرارة أقل.

ويقول الباحثون إن الأسطح الموجودة أسفل الطلاء الجديد تبقى بـ13 إلى 16 درجة مئوية (25 إلى 30 درجة فهرنهايت) أكثر برودة مما لو كانت مغطاة بطلاء تجاري عادي.

ويقول عالم النانو ديباشيس تشاندا، من جامعة سنترال فلوريدا، الذي قاد الفريق الذي ابتكر الطلاء: “أكثر من 10% من إجمالي الكهرباء في الولايات المتحدة تذهب إلى استخدام مكيفات الهواء. وسيؤدي طلاء Plasmonic إلى توفير كبير في الطاقة. كما أن استخدام كهرباء أقل للتبريد سيقلل أيضا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ويقلل من ظاهرة الاحتباس الحراري”.

وفي الوقت الحالي، تتطلب الدهانات القائمة على الأصباغ جزيئات محددة لبناء اللون، وعادة ما يتم تصنيع هذه الأصباغ في الدهانات الحديثة بشكل مصطنع.

وتتحكم الخصائص الإلكترونية لكل جزيء في مقدار الضوء الممتص، وبالتالي لون الطلاء الذي يظهر. وهذا يعني أنه يجب أن يكون هناك صبغة جديدة لكل لون طلاء جديد.

وبدلا من ذلك، يستخدم الطلاء Plasmonic الجسيمات النانوية من مادتين عديمتي اللون – الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم. ومن خلال ترتيبها بطرق مختلفة فوق مرآة الألمنيوم المطلية بالأكسيد، من الممكن التحكم في كيفية تشتت الضوء أو انعكاسه أو امتصاصه.

ويقول تشاندا: “مجموعة الألوان والأشكال في العالم الطبيعي [مذهلة] – من الزهور الملونة والطيور والفراشات إلى الكائنات الموجودة تحت الماء مثل الأسماك ورأسيات الأرجل.

ويعمل اللون الهيكلي كآلية أساسية لتوليد اللون في العديد من الأنواع الزاهية للغاية حيث ينتج الترتيب الهندسي لمادة عديمة اللون عادة كل الألوان.

من ناحية أخرى، مع صبغة [من صنع الإنسان]، هناك حاجة إلى جزيئات جديدة لكل لون موجود”.  واللون الهيكلي هو ما يجعل الطلاء خفيف الوزن للغاية – بسماكة 150 نانومتر فقط، يصل الطلاء إلى اللون الكامل، ما يجعله أخف طلاء على الإطلاق.

وفي هذا البحث، ابتكر الفريق الطلاء الهيكلي باستخدام مبخر شعاع الإلكترون الذي يسخن مادة بمعدل عالي التحكم.

ويسمح هذا التبخر المتحكم به لمجموعات صغيرة من جسيمات الألمنيوم النانوية بالتجمع الذاتي – تنجذب ذرات الألمنيوم لبعضها البعض أكثر من ركيزة الأكسيد التي تنمو عليها، لذلك تتكتل بشكل طبيعي.

ومن خلال تعديل ضغط ودرجة حرارة مبخر الحزمة الإلكترونية، يمكن للفريق إنشاء هياكل تعكس ألوانا مختلفة.

وكتب الفريق في ورقتهم “بشكل حاسم، تضمن هذه العملية التي يتم التحكم فيها بالضغط ودرجة الحرارة إمكانية استنساخ عالية عبر مناطق واسعة في خطوة واحدة، ما يقلل من تكلفة الإنتاج ويسمح بالتصنيع على نطاق واسع”.

وقام الباحثون أيضا بدمج رقائق الألوان الهيكلية الخاصة بهم مع مادة رابطة تجارية، ما يعني أن الطلاء سيستمر لمئات السنين – على الأقل، من الناحية النظرية.

ويقول تشاندا: “يتلاشى اللون الطبيعي لأن الصبغة تفقد قدرتها على امتصاص الفوتونات. هنا، لسنا مقيدين بهذه الظاهرة. بمجرد أن نرسم شيئا ما بلون بنيوي، يجب أن يبقى لقرون”.

ومع ذلك، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن نقوم جميعا بتخصيص ألوان الطلاء plasmonic الخاصة بنا واستخدام علبة صغيرة واحدة فقط لطلاء منزل بأكمله.

ويقول تشاندا: “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 مكلفا”.

ونُشر البحث في مجلة Science Advances.

المصدر: ساينس ألرت

أخبار ذات صلة

الممنوعون من تناول الرمان

أسباب غير متوقعة تصيبك بمرض النقرس

علامات تشير للإصابة بالنزلات المعوية

كيف تحمى نفسك من التهابات المرارة

أسامة زرعي وبسمة يحتفلان بالزواج

بحضور لفيف من الصحفيين والاقتصاديين أسامة زرعي وبسمة يحتفلان بالزواج

عادات يومية خاطئة تزيد من خطر الإصابة بالسكري

أعراض تقدم تليف الكبد

أعراض غير متوقعة تكشف التهاب الكبد A

آخر الأخبار
أسباب فشل معرض سيتي سكيب مصر: تحليل شامل البريد المصري"يوقع بروتوكول تعاون مع "شركة السكر والصناعات التكاملية المصرية" عمومية "الشرقية إيسترن كومباني" تعتمد أعلى أرباح في تاريخ الشركة جمارك الطرود البريدية بمطار القاهرة تضبط محاولة تهريب كمية من مخدر الآيس شرح مفصل لقانون المعاشات الاستثنائية: من يستحق المعاش وكيفية تقديمه Infinix Zero 40 5G: هاتف ذكي قوي بسعر معقول، مواصفات تفصيلية وصور حصرية كل ما تحتاج معرفته عن خطوات التقديم إلكترونيًا على شقق صبا في أمسية دينية بالمطابع الأميرية.. أمانة «مستقبل وطن» بالجيزة تحتفل بذكرى المولد النبوي الشريف تعرف على فاتورتك بسهولة.. خطوات الاستعلام عن فاتورة التليفون الأرضي 2024 معرض سيتي سكيب 2024.. نافذة على أحدث المشاريع العقارية في مصر أسعار ومواصفات بي إم دبليو X3 الجديدة في مصر 2024 شركة Ontario Developments تطرح وحدات مميزة بمشروعاتها بالعاصمة الادارية والقاهرة الجديدة وزير الإسكان يتفقد اللمسات النهائية للأعمال بآخر قطاعات الحدائق المركزية "كابيتال بارك" بالعاصمة الإ... رئيس الوزراء يترأس اجتماع مجلس إدارة جهاز تنمية المشروعات المتوسطة والصغيرة ومتناهية الصغر وزير السياحة والآثار وسفير كمبوديا بالقاهرة يبحثان تطوير علاقات التعاون بين البلدين شركة "مدار" للتطوير العقاري تشارك بعروض حصرية بمعرض "سيتي سكيب مصر 2024" وفد من التنظيم والإدارة يزور عدة مؤسسات في واشنطن ويبحث مع المختصين تبادل الخبرات خبير اقتصادي يكشف كيف يمكن تطبيق الدعم النقدي بديلا للعيني وأهميته للفئات المستحقة «المالية» تعلن مواعيد صرف مرتبات أكتوبر ونوفمبر وديسمبر ٢٠٢٤ وزير التعليم يصدر قرارًا بشأن منح (٣٠٧٠٦٠) من أعضاء هيئة التعليم شهادة الصلاحية اللازمة للترقية