Мініатюрна чорна сукня може бути класикою моди, але створення такої ідеально чорної сукні — завдання скоріше для вчених. У природі чорний колір може бути надзвичайно функціональним і модним, але для інженерів-матеріалознавців відтворення такого ступеня темряви для реальних застосувань є складним завданням.
Команда дизайнерів, орнітологів та матеріалознавців із Корнелльського університету успішно розробила метод створення «ультрачорної» тканини, описаний у недавній статті в журналі Nature Communications. Нова технологія, що є двоетапним процесом, багато в чому натхненна оперенням чудових оздобників. Їхнє пір'я поєднує меланін (пігмент) з особливими структурами, які вловлюють і поглинають світло.
Ця темна тканина може бути використана в камерах, сонячних батареях і телескопах. Однак поки команда використовувала її для створення класичної чорної сукні, доповненої синім кольором, що переливається, на знак поваги до оздобників, що надихнули на відкриття. Відповідно до статті, нова тканина має середній коефіцієнт відображення 0,13%, що робить її найтемнішою тканиною з усіх відомих на сьогодні.
Що таке «ультрачорний»?
Теоретично кольори терміни «істинний чорний» або «істинний білий» часто використовуються в графічному дизайні або при описі електронних дисплеїв. Пристрої Apple також рекламують так званий «справжній тон», який, як стверджується, забезпечує користувачам чіткіші та точніші кольори.
Однак «ультрачорний» у цьому контексті не зовсім відповідає жодному з цих понять. Скоріше, цей термін використовується як міра відбивної здатності, визначаючись як темний відтінок, що відбиває менш як 0,5% світла, що падає на нього. Багато істот від природи мають ультрачорний колір шкіри, луски та пір'я, оскільки це дає їм переваги при розмноженні або виживанні.
Зрозуміло, що вчені намагалися відтворити ультрачорний колір у лабораторії – з обмеженим успіхом. Хоча в одному експерименті вдалося створити крихітну трубку, що відображатиме всього 0,005% видимого світла, це, як і більшість інших спроб, зажадало дорогих методів, в результаті яких були отримані крихкі та токсичні матеріали. Як зазначається у статті, ці ультрачорні матеріали «не підходять для використання у носінні або як повсякденні текстильні вироби, що вимагають біосумісності, повітропроникності та еластичності».
Уроки, отримані від оздобників
Для створення нової тканини дослідники співпрацювали з Корнелльською лабораторією орнітології, яка надала їм пір'я оздобників для аналізу. Потім команда ретельно проаналізувала, як розташування борідок — крихітних гачкоподібних структур, що утримують пір'я птахів разом, — надає оздобникам їх характерне оперення.
Вони виявили, що строга ієрархія в борідках пір'я у поєднанні з наноструктурами на основі меланіну працює на відбиття світла всередину. В результаті пір'я оздобників здаються надзвичайно чорними при прямому погляді, але виглядають набагато блискучими під кутом.
Щоб відтворити ці структури, команда спочатку пофарбувала білу тканину з вовни мериносової полідопаміном, синтетичним меланіном. Потім шерсть помістили в плазмову камеру і нанесли на неї нанофібрили, або гострі наноструктури, що імітують борідки волосків. В результаті було отримано матеріал із середнім коефіцієнтом відбивання 0,13%, який залишався ультрачорним під широкими кутами огляду, йдеться у дослідженні.
"Світло, по суті, відбивається від фібрил, а не повертається назад - саме це створює ефект ультрачорного кольору", - сказав у прес-релізі Хансаді Джаямаха, провідний автор дослідження та аспірант кафедри людиноорієнтованого дизайну Корнелльського університету.
«З погляду дизайну, це дуже цікаво, тому що багато наявних ультрачорних матеріалів не такі зручні в носінні, як наші», — додала Лариса Шеперд, старший автор дослідження та фахівець з матеріалів з Корнелльського університету. "І він залишається ультрачорним навіть під широкими кутами огляду".
Команда прагне вивести цю технологію на ринок і вже подала заявку на попередній патентний захист, повідомила Шеперд.
