یک بوئینگ 747 به حدود 1000 پوند رنگ نیاز دارد. چاندا تخمین می زند که کمتر از سه پوند از رنگ ساختاری تیمش برای پوشاندن یک جت با وزنی بیش از 997 پوند طول می کشد. شاید برای صنایع دستی که فقط در جنوب یک میلیون پوند وزن دارد، مهم به نظر نرسد. با این حال، صرفه جویی در وزن کمی به صرفه جویی گسترده در سوخت ترجمه می شود.
به عنوان مثال، امریکن ایرلاینز تخمین زد که با حذف تنها 67 پوند کتابچه راهنمای خلبان از هواپیماهای خود، سالانه 400000 گالن سوخت و 1.2 میلیون دلار صرفه جویی کرد. این شرکت ادعا می کند که در سال 2021 با تغییر به رنگ سبک تر که 62 پوند از 737 خود کاهش می دهد، 300000 گالن دیگر را در سال 2021 صرفه جویی کرده است.
یکی از آخرین ویژگی های رنگ آن را در خنک نگه داشتن چیزها مفید می کند. بیشتر هواپیماها سفید هستند تا حداکثر نور را منعکس کنند. اشعه مادون قرمز جذب شده به دام می افتد و فضای داخلی را گرمتر می کند.
با توجه به اینکه سوخت در حال حاضر بزرگترین هزینه عملیاتی است [about 30 percent last year]سخنگوی انجمن بین المللی تجارت خطوط هوایی گفت: شرکت های هواپیمایی همیشه علاقه مند به بهبود بهره وری سوخت هستند.
یکی دیگر از مزایای این نوع رنگ دوام آن است. خطوط هوایی به دلیل اثرات اکسیداسیون خورشید، هواپیماهای خود را تا چهار بار در سال رنگ آمیزی می کنند. رنگ های ساختاری در برابر نور خورشید محو نمی شوند، به این معنی که رنگ آمیزی مجدد تنها زمانی مورد نیاز است که بخواهید رنگ را تغییر دهید.
آزمایشات اولیه نشان می دهد که رنگ این تیم بدون توجه به رنگ، دمای سطح را بین 20 تا 30 درجه فارنهایت خنک تر از رنگ سنتی نگه می دارد. برای رنگ آمیزی هواپیما، اتومبیل، خانه و سایر ساختمان ها ایده آل است. اگر بتواند دمای داخلی را حتی تا 15 درجه کاهش دهد، انرژی زیادی را که برای تهویه مطبوع استفاده می شود صرفه جویی می کند.
“فقط با تغییر ابعاد[s of the nanoparticles]چاندا به Wired گفت، شما در واقع می توانید همه رنگ ها را ایجاد کنید.
طبیعت راه های مختلفی برای افزودن رنگ دارد. اسکیت سازه مکانیکی است که رنگ چاندا از آن استفاده می کند. نانوساختارهای لاملا که در بال‌های پروانه (و پرهای طاووس) یافت می‌شوند، اجزای آبی نور فرودی را پراکنده می‌کنند و آبی متالیک مشخصه آن را تولید می‌کنند.
آره علوم پایه! رنگ سنتی از یک عامل چسبنده مانند روغن و رنگدانه های فلزات سنگین مانند کبالت، اخراء و کادمیوم ساخته می شود که به ترتیب آبی، قرمز و زرد می شوند. ما از رنگ برای رنگ آمیزی دنیای مصنوعی استفاده می کنیم، اما در طبیعت، موجوداتی مانند پروانه ها و سوسک ها پالت های پر جنب و جوش بدون رنگدانه را به نمایش می گذارند – آنها از توپوگرافی استفاده می کنند.
چاندا گفت که به دلیل ماهیت ساختاری آن، فقط یک پوشش بسیار نازک برای رنگ آمیزی سطح مورد نیاز است. او می گوید قطره ای به اندازه کشمش می تواند دو طرف در را رنگ کند. این ویژگی آن را فوق سبک می کند که می تواند در صنعت هواپیمایی بسیار مفید باشد.
بنابراین تیم شروع به کار برای ایجاد رنگ‌های مختلف رنگ با رشد نانوجزیره‌های آلومینیومی در یک آینه دو طرفه کرد، سپس به طور خاص ورقه‌های آنها را در گرد و غباری به قوام پودر قند “حل” کرد. سپس مواد رنگی مختلف را با کلاسورها مخلوط کردند تا رنگ درست کنند.
برای مثال یک پر طاووس را در نظر بگیرید. برجستگی‌ها و خطوط زیر میکروسکوپی در پر طاووس، نور را پراکنده می‌کنند تا رنگ‌های آبی و سبز رنگین کمانی را ایجاد کنند. به این رنگ طبیعی رنگ ساختاری می گویند.
هدف اولیه ساخت یک آینه آلومینیومی پیوسته طولانی با استفاده از یک تبخیر کننده پرتو الکترونی بود. با این حال، پس از تلاش های ناموفق متعدد، آنها متوجه شدند که آلومینیوم به هم چسبیده و “جزایر نانو” میکروسکوپی ایجاد می کند. دسته بندی از ایجاد سطح بسیار بازتابنده مورد نیاز برای آینه توسط آینه جلوگیری کرد. چاندا گفت: “این واقعا آزاردهنده بود.”
رشته های پر طاووس 10 برابر بزرگ شده است. اعتبار تصویر: والدو نیل
تنها مشکلی که محققان اکنون با آن مواجه هستند مقیاس پذیری است. آنها تجهیزات ساخت ویال های کوچک را دارند اما برای تجاری سازی واقعی باید خیلی بیشتر تولید کنند. این آزمایشگاه به دنبال شرکای تجاری برای کمک به عرضه رنگ به بازار است.
با این حال، او متوجه شد که الکترون های آلومینیوم با برخورد نور محیط به نانوذرات به هم می ریزند و باعث نوسان آنها می شود. علاوه بر این، الکترون ها با طول موج های مختلف نور بسته به اندازه نانوذره تشدید می شوند. نور سفیدی که به سطح ناهموار برخورد می کرد، قبل از اینکه در نهایت به صورت یک رنگ منعکس شود، به اطراف برآمدگی های آن برخورد کرد.
دانشمندان دانشگاه مرکزی فلوریدا یک رنگ “اولین در نوع” ساخته اند که رنگ ساختاری را که در طبیعت می بینیم تقلید می کند. دباشیس چاندا، یکی از نویسندگان این مطالعه، “رنگ رنگ ساختاری پلاسمونیک فوق سبک” و تیمش به طور تصادفی به این کشف رسیدند.
