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

أعراض وأسباب التهاب المفاصل الروماتويدي

فوائد غير متوقعة للشاي الأخضر

مطعم سوق السمك يقدّم تجربة مليئة بالمرح مع مأدبة “Bucket List” الجديدة

ضربات القلب السريعة .. أسبابها ونصائح فعالة للتعامل معها

5 أخطاء في المشي تضر بصحتك دون قصد

خبيرة الشعر إيمان حسن توضح المفاهيم الخاطئة عن العناية بالشعر في برنامج بيت عز

علاج جديد يثبت فعاليته بنسبة تصل إلى 80% في مكافحة السرطان

أسرار العناية الصحيحة بالبشرة والشعر في حلقة جديدة من بيت عز

آخر الأخبار
محمد صلاح يتصدر قائمة استثنائية في الدوري الإنجليزي مواعيد مباريات اليوم الجمعة والقنوات الناقلة أسعار العملات في مصر اليوم الجمعة أسعار الدولار في مصر اليوم الجمعة أسعار الخضروات في مصر اليوم الجمعة أسعار الدواجن والبيض في مصر اليوم الجمعة هيونداي "باليسيد" الجديدة كلياً تتخطى التوقعات في كل الأوجه وزير قطاع الأعمال في زيارة ميدانية لشركة العبوات والمستلزمات الطبية بالعاشر من رمضان ٢٤ مليون و٩١١ ألف جنيه حصيلة البيع بجلسة مزاد ١١ سبتمبر ٢٠٢٥ لبضائع وسيارات جمارك مطار القاهرة والإس... نائب وزير الصحة يتفقد معهد الفني الصحي ومنشآت صحية ببني سويف "الإمارات للإفتاء" ينظم ورشة حول: الأدلة التنظيمية للفتاوى العامة والخاصة بتوجيهات خادم الحرمين الشريفين.. السعودية تُقدّم منحة لإمداد سوريا بالبترول الخام وزير البترول يترأس اجتماع الجمعية العامة للشركة المصرية القابضة للغازات الطبيعية إيجاس وزير الاستثمار يدعو رجال الأعمال من الجانبين إلى الاستفادة القصوى من المنتدى المصري التونسي EFG Hermes Successfully Concludes Advisory as Listing and Financial Advisor to Orascom Construction ... إي اف چي هيرميس تنجح في إتمام إدراج أوراسكوم للإنشاءات في سوق أبو ظبي للأوراق المالية الرقابة المالية تصدر قرارًا بمد فترة تقديم القوائم المالية الدورية للشركات التي تزاول نشاط التأمين رئيس اتحاد الغرف التجارية: شراكة استراتيجية جديدة بين مصر وتونس عبر منتدى الأعمال المشترك منافسات بطولة مصر الوطنية لرابطة أبوظبي لمحترفي الجوجيتسو تنطلق غداً "ذا ناشونال" تعيد إطلاق مجلتها المتخصصة في أسلوب الحياة الفاخر