أول طلاء نانوي موفر للطاقة والتكلفة... ومستوحى من الفراشات

استوحى ديباشيس تشاندا، الباحث في جامعة سنترال فلوريدا والأستاذ في مركز تكنولوجيا العلوم النانوية التابع لجامعة كاليفورنيا، من الفراشات فكرة ابتكار أول طلاء صديق للبيئة وبألوان متعدّدة، ونشرت نتائج البحث في دورية "ساينس أدفانسز". ويُتوقع أن يصبح هذا الطلاء بديلاً من الملوّنات المعتمدة على الأصباغ الصناعية، ويرى الباحث تشاندا أن ابتكاره سيسهم بتوفير الطاقة وبخفض الاحتباس الحراري.

وصرّح تشاندا في بيان صحافي نُشر على الموقع الرسمي لجامعة سنترال فلوريدا، بأن "مجموعة الألوان والأشكال في العالم الطبيعي مذهلة، بدءاً من الزهور الملوّنة والطيور والفراشات، وصولاً إلى الكائنات الموجودة تحت الماء، مثل الأسماك ورأسيات الأرجل".

وأضاف "ينتج الترتيب الهندسي لجزيئات مادة عديمة اللون طيفاً واسعاً من الألوان، فيما نحتاج دوماً إلى وجود جزيئات جديدة لكل لون ناتج من الأصباغ الصناعية". 

وفي هذا السياق، ابتكر فريق البحث طلاءً يستخدم الترتيب البنيوي النانوي للمواد العديمة اللون، وهي الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم بدلاً من الأصباغ لإنشاء الألوان، وسُمّي "الطلاء البلازموني". والترتيب البنيوي النانوي هو الشكل الهندسي الذي تتبعه المواد، ويشير إلى كيفية ترتيب الذرات أو الجزيئات في المادة وكيفية اتصالها بعضها ببعض، متأثراً بخصائص المواد الكيميائية والفيزيائية.

وتتحكم الملونات الصباغية في امتصاص الضوء اعتماداً على الخاصية الإلكترونية لمادة الصباغ التي تتطلب وجود جزيء جديد لكل لون، فيما تتحكم الملوّنات في طريقة انعكاس الضوء أو تشتيته أو امتصاصه. وتُعدّ هذه الألوان صديقة للبيئة، لأنها تستخدم المعادن والأكاسيد فقط على عكس الألوان في الأصباغ الحالية.

وأفاد تشاندا أن اللون في الطلاء المطوّر يدوم لفترة طويلة، قائلاً "يتلاشى اللون الطبيعي في الطلاء التقليدي، لأن الصبغة تفقد قدرتها على امتصاص الفوتونات، أما في الطلاء البلازموني فيدوم اللون الهيكلي أو البنيوي لقرون عدة".

ويمتص الطلاء البلازموني حرارة أقل، نظراً لأنه يعكس طيف الأشعة تحت الحمراء بالكامل، مما يؤدي إلى بقاء السطح أكثر برودة بمقدار 13 إلى 16 درجة مئوية مقارنةً بدرجة الحرارة فيما إن كان مغطّى بطلاء تقليدي تجاري.

وقال تشاندا "إن أكثر من 10 في المئة من إجمالي الكهرباء في الولايات المتحدة يُستهلك لاستخدام مكيّفات الهواء".

وأضاف أن "الفرق في درجات الحرارة التي يمكن الحصول عليها باستخدام الطلاء البلازموني سيؤدي إلى توفير كبير في الطاقة، وهكذا فإن استخدام قدر أقل من الكهرباء للتبريد من شأنه أن يقلل أيضاً انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، كما يقلل ظاهرة الاحتباس الحراري".

وفي هذا الإطار، أفاد تقرير نشره موقع "ساينس ألرت"، أن الطلاء البلازموني يمتاز بأنه خفيف الوزن للغاية، ويرجع ذلك إلى النسبة ما بين مساحة الطلاء الكبيرة إلى السماكة، إضافةً إلى تحقيق التلوين الكامل بسماكة 150 نانومتر فقط، مما يجعله أخف طلاء في العالم.

ونظراً لخفة وزنه فإن 1.4 كيلوغرام منه يمكن أن تغطي طائرة "بوينغ 747"، التي تتطلّب عادةً أكثر من 454 كيلوغراماً من الطلاء التقليدي.

وأوضح تشاندا أن الخطوات التالية للمشروع تستهدف استكشاف جوانب توفير الطاقة للطلاء المطوّر، بهدف تحسين الجدوى الاقتصادية منه وإمكانية تسويقه تجارياً. ويرى تشاندا أنه لا بد من "تطوير شيء مختلف عن الطلاء التقليدي يكون ذا وزن خفيف وعديم السمّية ويسهم بتبريد الجسم الذي يُطلى به".