Ερευνητές ανέπτυξαν ένα νέο χρώμα εξοικονόμησης ενέργειας που απωθεί τη θερμότητα, διατίθεται σε οποιοδήποτε χρώμα και θα πρέπει να διαρκέσει αιώνες. Είναι επίσης το πιο ελαφρύ χρώμα που δημιουργήθηκε μέχρι σήμερα.
Εμπνευσμένο από τα φτερά της πεταλούδας, αυτό το χρώμα δεν είναι φτιαγμένο από χρωστική ουσία. Αντίθετα, το χρώμα δημιουργείται δομικά μέσω της διάταξης των νανοσωματιδίων. Η ομάδα το αποκαλεί «πλασμονικό χρώμα».
Με βάση τους υπολογισμούς τους, θα χρειαζόταν μόνο 1,4 κιλά (3 λίβρες) πλασμονικής βαφής για να καλύψετε ένα Boeing 747 - θα χρειαζόταν τουλάχιστον 454 κιλά (1.000 λίβρες) συμβατικής εμπορικής βαφής για να κάνετε το ίδιο, αναφέρει το Sciencealert.
Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά την ποσότητα αερίων του θερμοκηπίου που απαιτείται για την πτήση.
Για να είμαστε ξεκάθαροι, αυτό το χρώμα έχει δημιουργηθεί μόνο στο εργαστήριο, οπότε απέχουμε πολύ από τη μαζική παραγωγή του.
Αλλά οι ερευνητές έχουν ήδη φτιάξει τη βαφή σε διάφορα χρώματα χρησιμοποιώντας τεχνικές που μπορούν εύκολα να παραχθούν, και σε αυτό εργάζονται αυτή τη στιγμή.
Ένα μεγάλο θετικό αυτού του χρώματος όταν θα βγει στην αγορά είναι ότι μπορεί επίσης να βοηθήσει να διατηρηθούν οι δομές πιο δροσερές: η δομή του πλασμονικού χρώματος αντανακλά ολόκληρο το υπέρυθρο φάσμα, επομένως απορροφάται λιγότερη θερμότητα.
Οι ερευνητές λένε ότι οι επιφάνειες κάτω από τη νέα βαφή παραμένουν 13 έως 16 βαθμούς Κελσίου πιο δροσερές από ό,τι θα ήταν αν καλύπτονταν με κανονική βαφή του εμπορίου.
«Πάνω από το 10% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας στις ΗΠΑ πηγαίνει στη χρήση κλιματιστικών», λέει ο νανοεπιστήμονας Ντεμπάσις Χάντα από το Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα, ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας που δημιούργησε το χρώμα.
«Η διαφορά θερμοκρασίας που υπόσχεται η πλασμονική βαφή θα οδηγούσε σε σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας. Η χρήση λιγότερης ηλεκτρικής ενέργειας για ψύξη θα μείωνε επίσης τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, μειώνοντας την υπερθέρμανση του πλανήτη.»
Επί του παρόντος, τα χρώματα με βάση τις χρωστικές απαιτούν συγκεκριμένα μόρια για τη δημιουργία χρώματος και συνήθως, στα σύγχρονα χρώματα, αυτές οι χρωστικές συντίθενται τεχνητά.
Το πλασμονικό χρώμα χρησιμοποιεί τα νανοσωματίδια δύο άχρωμων υλικών - αλουμινίου και οξειδίου του αλουμινίου. Τοποθετώντας τα με διαφορετικούς τρόπους πάνω από έναν καθρέφτη αλουμινίου με επίστρωση οξειδίου, είναι δυνατός ο έλεγχος του τρόπου με τον οποίο το φως διαχέεται, αντανακλάται ή απορροφάται.
Μια παρόμοια διαδικασία είναι υπεύθυνη για το πλούσιο χρώμα των φτερών της πεταλούδας.
«Η γκάμα των χρωμάτων και των αποχρώσεων στον φυσικό κόσμο [είναι] εκπληκτική - από πολύχρωμα λουλούδια, πουλιά και πεταλούδες μέχρι υποβρύχια πλάσματα όπως τα ψάρια και τα κεφαλόποδα», λέει ο Χάντα.
Σε αυτή την έρευνα, η ομάδα δημιούργησε τη δομική βαφή χρησιμοποιώντας έναν εξατμιστή δέσμης ηλεκτρονίων που θερμαίνει μια ουσία με εξαιρετικά ελεγχόμενο ρυθμό.
Αυτή η ελεγχόμενη εξάτμιση επιτρέπει σε μικρές ομάδες νανοσωματιδίων αλουμινίου να αυτοσυναρμολογούνται - τα άτομα αλουμινίου έλκονται περισσότερο μεταξύ τους από το υπόστρωμα οξειδίου στο οποίο αναπτύσσονται, έτσι συσσωρεύονται φυσικά.
Ρυθμίζοντας την πίεση και τη θερμοκρασία του εξατμιστή δέσμης ηλεκτρονίων, η ομάδα μπορεί να δημιουργήσει δομές που αντανακλούν διαφορετικά χρώματα.
«Κυρίως, αυτή η ελεγχόμενη από πίεση και θερμοκρασία διαδικασία εξασφαλίζει υψηλή αναπαραγωγιμότητα σε ευρείες περιοχές σε ένα μόνο βήμα, μειώνοντας το κόστος παραγωγής και επιτρέποντας την κατασκευή μεγάλης κλίμακας», γράφει η ομάδα στην εργασία της.
Οι ερευνητές συνδύασαν επίσης τις δομικές τους νιφάδες χρώματος με ένα εμπορικό συνδετικό υλικό, που σημαίνει ότι η βαφή θα διαρκέσει για εκατοντάδες χρόνια - τουλάχιστον, θεωρητικά.
«Το κανονικό χρώμα ξεθωριάζει επειδή η χρωστική ουσία χάνει την ικανότητά της να απορροφά φωτόνια», λέει ο Χάντα.
«Εδώ, δεν περιοριζόμαστε από αυτό το φαινόμενο. Μόλις βάφουμε κάτι με δομικό χρώμα, θα πρέπει να παραμείνει για αιώνες.»
Αυτό δεν είναι το πρώτο νέο είδος βαφής που υπόσχεται μερικές απίστευτες ιδιότητες. Πολλοί από εσάς θα έχετε ακούσει για το Vantablack - ένα από τα πιο μαύρα χρώματα στον κόσμο, ικανό να απορροφά το 99,96% του φωτός.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science Advances.