ألياف نانوية مصممة لإعطاء المواد اللون بدون طلاء

استطاع باحثون صينيون من جامعة سوتشو (مقاطعة سوتشو بمقاطعة جيانغسو) ، بتوجيه من فيزيائي البوليمر والكيميائي Ke Quin Zhang ، أن يصنعوا أليافًا نانوية من اللاتكس بطريقة يبدو أن لها خصائص "لون بنيوي". من خلال تعديل طول الألياف ، حقق العلماء انتقال ألوان مختلفة. إذا تمكنوا من إعطاء هذه الألياف قوة كافية ، فسيكون من الممكن في المستقبل إنتاج أقمشة متعددة الألوان دون استخدام الأصباغ.

تتطلب صبغ الأقمشة في الصناعات الخفيفة الحديثة كمية كبيرة من الصبغة. اعتمادًا على اللون ، يمكن أن يكون الصباغ باهظًا جدًا . يتم إنفاق الكثير من الماء والطاقة على الطلاء ، ويمكن أن تؤدي النفايات وإلقاء الأشياء إلى تلويث البيئة.

تأثير اللون الهيكلي، أو "مخطط" ، يعطي لونًا مرئيًا للأسطح التي ليس لها صبغة حقيقية. نظرًا للسمات المجهرية للهيكل السطحي ، فإن الضوء المنعكس عنها يخضع للتداخل ، ونتيجة لذلك يتغير لونه. يستخدم هذا التأثير في الطبيعة من قبل الطاووس ، وبعض الطيور والفراشات والخنافس ، وكما اكتشف العلماء مؤخرًا ، الحرباء جزئيًا .



أراد Ke-Quin Zhang استخدام نفس التأثير لإنشاء الألياف. بدأ هو وزملاؤه في تجميع الجسيمات النانوية من نفس الحجم من اللاتكس الاصطناعي القائم على البوليسترين (P (St-MMA-AA)). تم إدخال العلماء الذين تم الحصول عليهم من هذه المادة من الغلاف النانوي في محلول من كحول البولي فينيل (PVA) ، وتم أخذ السائل اللزج الناتج مع حقنة.

ثم ، باستخدام " الخيوط الكهربائية " ، وهي عملية تقوم فيها شحنة كهربائية بسحب ألياف نانوية من سائل ، قام العلماء بصنع سجاد صغير ، ثم قاموا بغسله وتجفيفه. غسل الغسيل بقايا PVA ، وظهرت أعين العلماء سجاد متعدد الألوان يتكون من ألياف من الكرات النانوية المعبأة بكثافة.

يعتمد لون السجاد على حجم الغلاف النانوي. يرتبط حجمها بطول موجة الضوء ، لذلك تعكس مجموعة من المجالات المتطابقة الضوء فقط بطول موجة معين ، مما يعطي لونًا نقيًا تقريبًا. تنتج المجالات التي يبلغ ارتفاعها 220 نانومتر أليافًا خضراء ، و 246 نانومتر تنتج الأحمر ، و 280 نانومتر تنتج البنفسج.

صحيح أن اللون الحقيقي لم يتحول إلى نقي بسبب تشتت Mi - تشتت الضوء بواسطة جسيم كروي (سمي على اسم الفيزيائي الألماني Gustav Mi ، الذي حل هذه المشكلة في عام 1908). إذا قمنا بتعبئة ألياف نانوية في أنابيب زجاجية متساوية ، فإنها تشكل هياكل هندسية أكثر انتظامًا وتقليل تناثر زائف.

لكن المشكلة الرئيسية تظل مقاومة ميكانيكية - الألياف التي يتم الحصول عليها بهذه الطرق التي يبلغ قطرها 1.3 ميكرومتر ليست قوية بما يكفي لاستخدامها في الملابس. عندما ينجح العلماء في تكوين ألياف ذات قوة كافية ، ستجد أليافهم بلا شك تطبيقات في مجموعة متنوعة من الصناعات.

Source: https://habr.com/ru/post/ar381039/