„Cea mai întunecată țesătură creată vreodată” este inspirată de o pasăre paradisiacă

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

O nouă țesătură inspirată de penele magnificului riflebird — o pasăre paradisiacă din Noua Guinee și din nordul Australiei — este cea mai întunecată creată vreodată, potrivit inventatorilor săi citați de CNN.

Realizată din lână merino albă, țesătura este mai întâi vopsită cu polidopamină, o formă sintetică de melanină, pigmentul natural care conferă culoare pielii, părului și ochilor. Apoi este gravată într-o cameră cu plasmă pentru a crea structuri microscopice, ascuțite, numite „nanofibrile”, care captează lumina foarte eficient.

Rezultatul este un material care absoarbe 99,87% din lumină: „Când lucram la acest proiect, au venit niște profesori și au spus: «E ca și cum te-ai uita la o gaură neagră»”, a povestit Larissa Shepherd, profesor asistent la Departamentul de Design Centrat pe Om al Universității Cornell din New York și autor principal al unui studiu despre noua țesătură, publicat în revista Nature Communications.

Cercetătorii au creat un singur prototip de rochie din acest material, care include o referință vizuală la penajul păsării riflebird. De asemenea, au depus o cerere de brevet provizoriu pentru acest material: „În prezent, lucrăm la câteva aplicații potențiale pe care sperăm să le publicăm în curând, dar un domeniu în care văd cu siguranță potențialul acestui material, având în vedere proprietățile sale actuale, este moda de lux”, a spus Shepherd.

Țesătura aparține unei categorii de materiale numite „ultrablack”, care reflectă de obicei mai puțin de 0,5% din lumină. Cel mai faimos dintre aceste materiale este Vantablack, care nu este o țesătură, ci un strat de acoperire, creat în 2014 și realizat din filamente microscopice de carbon care absorb până la 99,97% din lumina vizibilă. Este utilizat în principal în optica avansată din telescoape și camere foto, dar și în produse de lux și opere de artă.

În comparație cu Vantablack, Shepherd a spus că noua țesătură, pe care cercetătorii o numesc Ultrablack Wool (UBW), are avantajul de a putea fi purtată și este mai ieftină și mai ușor de fabricat.

Penele păsării riflebird capătă nuanța lor intens neagră datorită barbulețelor bogate în melanină, filamente minuscule asemănătoare părului care deviază lumina spre interior. Se știe că și unele specii de pești și fluturi au colorituri ultra-negre.

În recrearea proprietăților penelor în cadrul țesăturii, cercetătorii au făcut un pas mai departe, mărind unghiul din care țesătura poate fi văzută ca ultra-neagră la aproximativ 120 de grade. Conform studiului, aceasta reprezintă o îmbunătățire față de penele păsării riflebird, care pot părea strălucitoare dacă nu sunt privite frontal, și față de țesăturile ultra-negre existente.

Cheia unghiului de vizualizare este procesul de gravare, care aspreste structura țesăturii folosind un gaz încărcat electric. Fibrele neregulate create de gaz captează lumina, făcând-o să se reflecte în loc să se scurgă.

În comparație cu textilele ultra-negre existente, cercetătorii spun că noua țesătură este mai respirabilă și mai flexibilă: „Am vrut un material natural”, a spus coautorul studiului și doctorandul Universității Cornell, Hansadi Jayamaha. „Lana nu a fost prima noastră alegere — am început cu mătasea, dar datorită chimiei dintre polidopamină și lână, am reușit să creăm cel mai întunecat material din ea.”

Un alt avantaj al polidopaminei este că este mai rentabilă decât complexa nanostructură microscopică de carbon utilizată în Vantablack: „Folosim doar lână și polidopamină, așa că, în comparație cu procesul de producere a nanotuburilor de carbon, este mai ieftin și mai simplu”, a adăugat Jayamaha, menționând că optimizările viitoare ar putea reduce și mai mult costurile.

Hainele confecționate din noul material nu numai că ar avea o culoare intens neagră, dar ar avea și proprietăți termoreglatoare îmbunătățite, potrivit lui Kyuin Park, de asemenea coautor și doctorand la Universitatea Cornell: „Dacă porți haine complet ultra-negre, te-ai simți normal în interior, dar dacă ieși la soare, ai absorbi mai multă lumină sub formă de energie termică, ceea ce ar face ca corpul tău să se încălzească mai repede”, a spus el.

„Putem controla de la început cât de multă suprafață ultra-neagră se află pe materialul textil, astfel încât, de exemplu, putem acoperi doar zona umerilor sau a spatelui, unde transpirați cel mai mult. În aceste zone, este în regulă să fie mai cald, deoarece odată ce începeți să transpirați, se creează ceea ce se numește răcire prin evaporare, o metodă foarte rapidă de transfer de căldură care este utilizată în mod regulat pentru îmbrăcămintea sportivă.”

Alte aplicații potențiale includ camuflajul și utilizările pentru care acoperirile ultra-negre sunt potrivite, cum ar fi panourile solare, camerele foto și aplicațiile aerospațiale, inclusiv telescoapele și sateliții. „Textilele ultra-negre au cu siguranță potențialul de a fi utilizate în aceste domenii, dar simpla înlocuire a acoperirilor, deși mai economică, nu ar fi probabilă, în special în cazul panourilor solare, datorită condițiilor actuale de procesare”, a spus Shepherd, menționând că există încă provocări de rezolvat pentru a încorpora țesătura în aceste sisteme.

Marc Andre Meyers, distins profesor de știința materialelor la Universitatea din California, San Diego, care nu a fost implicat în acest proiect, a declarat că autorii s-au inspirat dintr-o proprietate unică a penelor: barbulițele care, la nivel micrometric, pot interacționa cu lumina și pot produce o gamă largă de culori, inclusiv ultra-negru: „Este o abordare creativă și inovatoare, de o importanță considerabilă”, a scris el într-un e-mail.

Ravi Silva, expert în cercetarea acoperirilor ultra-negre și director al Institutului de Tehnologie Avansată de la Universitatea Surrey din Anglia, care nu a participat la acest proiect, a declarat într-un e-mail că integrarea tehnologiei ultra-negre în dispozitivele purtabile sugerează un viitor al țesăturilor avansate cu reglare termică și al interfețelor solare flexibile: „Această abordare biomimetică rezolvă provocarea inginerească de a face materialele super-întunecate suficient de robuste pentru îmbrăcăminte, democratizând accesul la nanotexturi de înaltă performanță pentru diverse aplicații artistice și tehnice.”

Descoperirea că tratamentul cu plasmă poate crea structuri care captează lumina în lână este un mare pas înainte, potrivit lui Kuniaki Amemiya, cercetător la Institutul Național de Știință și Tehnologie Industrială Avansată (AIST) din Japonia. „Utilizarea unui pigment similar melaninei ca vopsea neagră a fost, de asemenea, o idee excelentă”, a declarat Amemiya, care nu a participat la studiu, într-un e-mail, adăugând că, deși există deja alte țesături ultra-negre, aceasta nouă are o grosime mai mică de jumătate, ceea ce înseamnă o textură mai moale.

Cu toate acestea, el a avertizat că expunerea la apă ar putea fi o problemă: „Și în acest studiu, se pare că performanța este oarecum compromisă după spălare”, a concluzionat el. „În plus, tratamentul cu plasmă, esențial pentru conferirea nanostructurilor, va fi probabil un obstacol pentru producția în serie. Depășirea acestor provocări ar lărgi gama de aplicații.”