طور الباحثون في الولايات المتحدة طلاء نانو جديد لا يتطلب سوى طبقة رقيقة جدًا لإنتاج تأثيرات ملونة كافية

قام العلماء في الولايات المتحدة باختراع نوع جديد من الطلاء النانوي يمكن تحويله إلى طلاء خفيف جدًا باستخدام كمية صغيرة جدًا من المادة، فقط 0.4 جرام لكل متر مربع، محققين بذلك رقمًا قياسيًا.

قام فريق من جامعة سنترال فلوريدا مؤخرًا بنشر مقال في المجلة الأمريكية "Science Advances"، مشيرًا إلى أن الطلاء التقليدي لطائرة بوينغ 747، الذي يبلغ وزنه حوالي 500 كيلوغرام، يمكن استبداله بطلاء يزن فقط 1.3 كيلوغرام. طريقة الإنتاج بسيطة للغاية وقابلة للتطبيق على مختلف الأسطح. يستخدم هذا الطلاء النانوي تقنية توليد الألوان تُعرف بـ"اللون الهيكلي"، والتي تعتمد على الخصائص الفيزيائية والبصرية للهيكل المجهري للمادة لتقديم الألوان دون استخدام الأصباغ.

ظواهر اللون الهيكلي موجودة بشكل طبيعي في العديد من الأشكال، بما في ذلك أجنحة الفراشات وريش الطاووس. تعتمد جميع أنظمة الطلاء المستخدمة في مراحل التسويق المختلفة على الأصباغ وتنتج تأثيرات لونية عن طريق امتصاص أطوال موجية محددة من الضوء بواسطة جزيئات الصبغة. يجب أن تكون الطلاءات الملونة النانوية أكثر استقرارًا من الطلاءات الصبغية، لا تتلاشى أبدًا، وتسبب تلوثًا أقل. كانت الطرق الحالية لتحضير هذه الطلاءات دائمًا مكلفة وغير فعالة، وغير مناسبة للإنتاج على نطاق واسع. في جامعة سنترال فلوريدا، استخدم الباحثون طبقة مرآة من الألمنيوم كركيزة، وقاموا بتغطيتها بأكسيد الألمنيوم، ثم وضعوا جسيمات نانوية من الألمنيوم على الركيزة باستخدام تقنية شائعة الاستخدام في صناعة أشباه الموصلات لتشكيل أرخبيلات غير متصلة من "جزر نانوية".

يتكون الهيكل الطبقي من طبقة جسيمات "الجزر النانوية"، وطبقة أكسيد الألمنيوم، وطبقة مرآة الألمنيوم، وله بعض الخصائص البصرية الفريدة. تحدد المسافة بين كل "جزيرة نانوية" وسمك طبقة أكسيد الألمنيوم الطول الموجي للضوء الذي يمكن للهيكل أن يتفاعل معه واللون الذي يقدمه. تغير سرعات الترسيب المختلفة لون المادة الملونة. أثناء عملية التحضير، يتم إرفاق الهيكل بالكامل بطبقة سميكة من فيلم بوليمر قابل للذوبان في الماء. بعد التحضير، يتم إزالة البوليمر لتشكيل مادة ملونة نانوية مجزأة. قام الباحثون بمزج هذه المادة بزيت بذور الكتان لتطوير طلاء قد يكون مناسبًا لمجموعة متنوعة من الأسطح.

تُظهر النتائج أن طبقة طلاء بسمك يتراوح بين 100 إلى 150 نانومتر يمكن أن تقدم تأثيرًا كامل الألوان، بينما تتطلب الطلاءات التقليدية سمكًا يبلغ عدة ميكرونات (1 ميكرون = 1000 نانومتر) لتقديم تأثير كامل الألوان. بالإضافة إلى ذلك، بسبب بعض الخصائص المتأصلة في ظاهرة اللون الهيكلي، غالبًا ما تكون لهذه المواد تأثير قوس قزح، أي أن اللون الذي يُرى من زوايا مختلفة يكون مختلفًا، مما يجعلها غير مقبولة في العديد من تطبيقات الطلاء. المادة الجديدة تتغلب على هذا العيب إلى حد ما، وبالتالي لديها آفاق تطبيقية إضافية.