مادة جديدة فائقة السواد مصنوعة من الخشب يمكنها امتصاص 99.3% من الضوء
مصر:إيهاب محمد زايد
هناك الأسود، ثم هناك الأسود الفائق. تم إنشاء مادة جديدة ذات أساس خشبي أسود للغاية تمتص أكثر من 99 بالمائة من الضوء الذي يضربها. علاوة على ذلك، تم اكتشاف المادة عن طريق الصدفة تقريبًا.
كان الباحثون يعملون على تقنيات طاردة للماء للخشب، باستخدام غاز البلازما عالي الطاقة – ولاحظوا أن تطبيق الغاز أدى إلى تحويل أطراف الخلايا الخشبية إلى اللون الأسود بالكامل.
وكشف الفحص الإضافي عن خصائص امتصاص الضوء المذهلة للمادة الجديدة فائقة السواد.
قام الفريق، بقيادة طالب الدكتوراه كيني تشينج من جامعة كولومبيا البريطانية (UBC) في كندا، بتسمية المادة الجديدة Nxylon. نيكس هي إلهة الليل اليونانية، وزيلون هي الكلمة اليونانية للخشب. يمكن استخدام Nxylon في كل شيء بدءًا من التلسكوبات الفضائية وحتى المجوهرات الفاخرة.
يقول المؤلف الرئيسي فيليب إيفانز، عالم المواد في جامعة كولومبيا البريطانية: “إن تركيبة Nxylon تجمع بين فوائد المواد الطبيعية والميزات الهيكلية الفريدة، مما يجعلها خفيفة الوزن وقوية وسهلة القطع إلى أشكال معقدة”.
المادة لها مظهر مخملي، حسب تقرير مخترعيها. تعمل معالجة البلازما في الواقع على تغيير الهياكل الصغيرة الموجودة على سطح الخشب، مما يؤدي إلى إدخال مسافات بادئة تساعد على التقاط الضوء وتقليل أي انعكاسات.
في الواقع، عندما تم تطبيق سبيكة ذهبية على المادة، ظلت سوداء. وهذا يدل على أن هيكل الخشب قد تغير – وهذا ليس مجرد طلاء إضافي، ولكنه إعادة تشكيل لأساسيات المادة.
مربع مادة بني على اليسار ومربع أسود على اليمين
الخشب المطلي بسبائك الذهب/الفاناديوم: أ) التحكم غير المعدل؛ ب) الخشب المعدل بالبلازما. تحتفظ العينة المعدلة بالبلازما بمظهرها الأسود بعد الطلاء، مما يشير إلى الامتصاص الهيكلي للضوء. (تشنغ وآخرون، النظم المستدامة المتقدمة، 2024)
تعتبر المواد شديدة السواد ذات قيمة في صناعات مثل علم الفلك والطاقة الشمسية والبصريات، حيث تساعد الأجهزة على العمل بشكل أكثر دقة وكفاءة عن طريق تقليل انعكاس الضوء غير المرغوب فيه. على سبيل المثال، يمكن للمواد شديدة السواد أن تقلل من الوهج وتحسن الوضوح في التلسكوبات.
تحظى هذه المواد أيضًا بشعبية كبيرة في الفن والتصميم لأن اللون الأسود الفائق يخلق تأثيرات بصرية مذهلة من خلال توفير تباين حاد مع أي ألوان زاهية قريبة. وهذا مشابه لكيفية استخدام بعض الطيور وعناكب الطاووس للون الأسود الفائق مع الألوان الزاهية في عروض التزاوج الخاصة بهم.
يعتقد الفريق الذي يقف وراء هذا الاكتشاف أنه يمكن استخدام Nxylon في الأجهزة القابلة للارتداء وإكسسوارات الموضة أيضًا.
“نتوقع أن النتائج التي توصلنا إليها ستؤدي إلى الاهتمام بالحفر بالبلازما كوسيلة لإنشاء أخشاب شديدة السواد، مما قد يؤدي إلى تطبيقات تجارية لهذه التكنولوجيا”، كما كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة.
هناك العديد من المزايا للمادة الجديدة. يستخدم الخشب (على وجه التحديد خشب الزيزفون)، وهو مادة متجددة. ولا يتطلب الأمر أي معالجات مسبقة معقدة أيضًا، مما يقلل التكاليف ويجعل إنتاج المادة أكثر قابلية للتطبيق.
الباحثون واثقون من أن Nxylon يمكن أن يحل محل الأخشاب السوداء النادرة والمكلفة مثل خشب الأبنوس وخشب الورد، ويحل محل العقيق الأسود الكريم. لا يزال هذا الأمر بعيدًا بعض الشيء، لكن الفريق يبحث الآن عن شراكات تجارية عبر شركة ناشئة جديدة.
الساعات السوداء
نماذج أولية للساعات المصنوعة باستخدام هذه المادة.
على الرغم من أننا رأينا مواد أكثر سوادًا من هذه، وقادرة على امتصاص المزيد من الضوء، فإن هذه الإضافة الجديدة تظهر الكثير من الأمل فيما يتعلق بمدى معقولية إنتاجها فعليًا على نطاق واسع – ويمكن استخدام نفس التقنية تستخدم على الأخشاب الأخرى أيضًا.
يقول إيفانز: “يمكن تصنيع مادة النيكسيلون من مواد مستدامة ومتجددة توجد على نطاق واسع في أمريكا الشمالية وأوروبا، مما يؤدي إلى تطبيقات جديدة للخشب”.
المصدر
وقد تم نشر البحث في النظم المستدامة المتقدمة.
