الهام از بال‌های پروانه منجر به تولید رنگ‌های شاد میشود

به گزارش مجله خبری نگار، اکنون دانشمندان ماده جدیدی را با الهام از بال‌های پروانه ساخته اند که می‌تواند رنگ‌های شاد تولید کند در حالی که ۱۰۰ درصد نوری را که به آن‌ها برخورد می‌کند بازتاب کرده و جسم را خنک‌تر نگه دارد.

رنگ‌ها یک سطح از ترکیب خاصی از طول موج‌های نوری به وجود می‌آورند که جذب و بازتاب ایجاد می‌کند. معمولاً هر چه رنگ تیره‌تر باشد نور بیشتری جذب می‌شود و این انرژی باعث گرم شدن ماده می‌شود. به همین دلیل است که وقتی دو خودرو زیر نور خورشید می‌مانند، فضای داخلی یک ماشین سیاه رنگ گرمتر از یک ماشین سفید است.

اما برای مطالعه جدید، دانشمندان دانشگاه شنژن و دانشگاه شانگ‌های جیائو تونگ یک نوار فیلمی ساختند که به هیچ وجه نور را جذب نکرده و در عین حال رنگی زنده تولید می‌کند. این امر می‌تواند به خنک‌تر ماندن ساختمان، وسیله نقلیه یا اشیاء دیگر کمک کند و در عین حال هزینه و اثرات زیست محیطی تهویه مطبوع را کاهش دهد.

گوو پینگ وانگ (Guo Ping Wang) محقق ارشد این مطالعه گفت: در ساختمان‌ها، مقادیر زیادی انرژی برای سرمایش و تهویه استفاده می‌شود و استفاده از سیستم تهویه مطبوع در خودرو‌های الکتریکی می‌تواند برد رانندگی را به بیش از نصف کاهش دهد. فیلم‌های خنک کننده ما می‌توانند به پیشرفت پایداری انرژی و بی طرفی کربن کمک کنند.

کلید توانایی‌های فیلم جدید ساختار نانومقیاس آن است. الگو‌های پیچیده روی سطوحی مانند بال پروانه یا پر طاووس، رنگ‌های خاصی از نور را در سطح وسیعی پخش کرده و ظاهر آن رنگ را به آن‌ها می‌دهد. این فیلم از لایه‌های متناوب دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید آلومینیوم، بالای یک لایه ضخیم‌تر از شیشه‌های مات که بافتی نامنظم برای پراکندگی نور دارد، تشکیل شده است. لایه زیرین یک بازتابنده است که از نقره خالص ساخته شده و اطمینان می‌دهد که هیچ نوری جذب نمی‌شود.

این تیم تحقیقاتی با تغییر ویژگی‌های خاص لایه‌ها، فیلم‌هایی ساختند که آبی، زرد یا بی رنگ به نظر می‌رسیدند. سپس نمونه‌هایی از فیلم‌های رنگ‌های مختلف را روی سقف ساختمان‌ها، ماشین‌ها، پارچه‌ها و تلفن‌های همراه در طول روز در تابستان و زمستان آزمایش و دمای آن‌ها را اندازه گیری کردند. محققان دریافتند که فیلم‌ها به طور قابل توجهی خنک‌تر از سطوحی هستند که روی آن‌ها قرار می‌گرفتند که این اختلاف دما به بیش از ۱۵ درجه سانتی‌گراد در زمستان و ۳۵ درجه سانتی‌گراد در تابستان می‌رسید.

وانگ همچنین گفت: به لطف ساختار لایه‌ای که توسعه دادیم، توانستیم روش خنک کننده غیرفعال را از اجسام بی رنگ به اشیاء رنگارنگ گسترش داده و در عین حال عملکرد رنگ را حفظ کنیم. به عبارت دیگر، فیلم آبی ما در طیف وسیعی از زوایای دید آبی به نظر می‌رسد و گرم نمی‌شود، زیرا تمام نور را منعکس می‌کند. علاوه بر این، با بهینه سازی ساختار می‌توان به اشباع و روشنایی بالا دست یافت.

شرح کامل این تحقیق در مجله تخصصی Optica منتشر شده است.