Nowy materiał wykonany na bazie drewna może absorbować 99,3 proc. światła

Dzięki przypadkowemu odkryciu naukowcy z University of British Columbia stworzyli nowy, superczarny materiał, który pochłania prawie całe padające na niego światło. Nxylon może znaleźć zastosowanie w ogniwach słonecznych, precyzyjnych urządzeniach optycznych czy luksusowych przedmiotach konsumenckich, takich jak zegarki.

Opis odkrycia ukazał się na łamach pisma "Advanced Sustainable Systems" (DOI: 10.1002/adsu.202400184).

Philip Evans i Kenny Cheng z University of British Columbia w Kanadzie (UBC) prowadzili badania nad technologiami hydrofobowymi dla drewna. W jednym ze swoich eksperymentów wykorzystali wysokoenergetyczną plazmę. Plazma sprawiła, że końcówki ciętych nią drewnianych powierzchni stały się ekstremalnie czarne.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Badacze wysłali uzyskane próbki do swoich kolegów z Texas A&M University. Badania w tamtejszym laboratorium potwierdziły, że materiał odbijał mniej niż jeden procent światła widzialnego, pochłaniając prawie całe światło, które na niego padało.

To przypadkowe odkrycie zmieniło kierunek prowadzonych badań. Uczeni z UBC postanowili skupić się na projektowaniu superczarnych materiałów, przyczyniając się do nowego podejścia do poszukiwań najciemniejszych materiałów na Ziemi.

Badacze nazwali swój materiał Nxylon. Nyx to grecka bogini nocy, a xylon to greckie słowo oznaczające drewno. – Ultraczarny materiał może absorbować ponad 99 procent światła, które na niego pada. Znacznie więcej niż zwykła czarna farba, która pochłania około 97,5 proc. światła – wyjaśnił Evans.

Nxylon powstał na bazie drewna lipowego, drzewa powszechnie występującego w Ameryce Północnej, ale badacze twierdzą, że do jego produkcji można wykorzystać inne rodzaje drewna. Podkreślają, że to struktura materiału, powstała po obróbce plazmowej drewna, zapobiega ucieczce światła. Zastosowanie plazmy zmienia drobne struktury na powierzchni drewna, wprowadzając wgłębienia, które pomagają przechwytywać światło i minimalizować wszelkie odbicia.

Ale Nxylon, który absorbuje 99,3 proc. światła, nie jest najczarniejszym materiałem na świecie. W 2019 r. naukowcy z Massachusetts Institute of Technology opracowali materiał, który pochłania aż 99,995 proc. światła.

Superczarne materiały mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach. W astronomii ultraczarne powłoki na urządzeniach mogą pomóc zmniejszyć rozproszenie światła i poprawić klarowność uzyskiwanych obrazów. Superczarne powłoki mogą również zwiększyć wydajność ogniw słonecznych.

Superczarne materiały zastosowane do wyrobów jubilerski mogą też zyskać uznanie konsumentów – taka głęboka czerń tworzy uderzające efekty wizualne, zapewniając ostry kontrast z jasnymi kolorami w pobliżu. Naukowcy opracowali nawet prototypy produktów komercyjnych z wykorzystaniem swojego superczarnego drewna. Obecnie skupili się na zegarkach, ale w przyszłości planują zbadać innych zastosowania komercyjne.

Nxylon może zastąpić drogie i rzadkie czarne drewno, takie jak heban i palisander, w przypadku tarcz zegarków. Może być też stosowany w biżuterii jako zamiennik czarnego kamienia szlachetnego – onyksu. – Skład Nxylonu łączy zalety naturalnych materiałów z unikalnymi cechami strukturalnymi, dzięki czemu jest lekki, sztywny i łatwy do cięcia w skomplikowane kształty – przyznał Evans.

Autorzy publikacji planują teraz uruchomienie startupu, Nxylon Corporation of Canada, aby zwiększyć skalę zastosowań materiału. Mają zamiar podjąć współpracę z jubilerami, artystami i projektantami. Planują również opracowanie reaktora plazmowego na skalę komercyjną w celu masowej produkcji superczarnego drewna.

– Nxylon można wytwarzać z trwałych i odnawialnych materiałów powszechnie występujących w Ameryce Północnej i Europie, co prowadzi do nowych zastosowań drewna - zaznaczył Evans.

Źródło: University of British Columbia, Science Alert, fot. UBC Forestry/ Ally Penders/ CC BY

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora