مادهاي كه اشعه را جذب ميكند
امروزه استفاده از تكنيكهاي نانوتكنولوژي يا همان روشهاي مبتني بر نانوذرات در حال گسترشيافتن است و در بسياري از حوزههاي علمي از اين روشها استفاده ميشود.
بر اين اساس، بتازگي گروهي از مهندسان سازمان فضايي آمريكا (ناسا) براساس نانوتكنولوژي مادهاي را توليد كردهاند كه ميتواند به طور متوسط بيش از 99 درصد از نوري را كه به آن تابانيده ميشود، شامل امواج فرابنفش، مرئي و مادون قرمز را جذب كند.
اين گروه از محققان موفق شدند حتي ظرفيت جذب امواج الكترومغناطيسي را در اين ماده تا 50 برابر افزايش دهند.
مواد جذبكنندهاي كه تاكنون وجود داشته است، تنها قادر بوده امواج فرابنفش و مرئي را جذب كند و اين در حالي است كه اين ماده جديد ميتواند محدوده وسيعي از امواج فرابنفش تا امواج مادون قرمز را جذب كند.
اين ماده در واقع تركيبي از پوشش كربني و نانولولههاست كه به آن قابليت جذب تا 99 درصد از امواج الكترومغناطيسي داده است.
اين پوشش از يك لايه نازك از نانولولههاي كربن چندلايهاي ايجاد شده كه از كربن خالص تشكيل شده است و تا 10 هزار برابر نازكتر از يك تار موي انسان است.
تيم تحقيقاتي در اين آزمايش، نانولولهها را در سيليكون، نيتريد سيليكون، تيتانيوم و فلز ضدزنگ رشد دادند. اين مواد به طور معمول موادي هستند كه در ساخت ابزارها و تجهيزات فضانوردي و فضاپيماها به كار ميروند.
آنها در اين آزمايش براي رشد نانولولههاي كربن، يك لايه كاتاليزوري آهن را در زير لايهاي كه از سيليكون، نيتريد سيليكون و تيتانيوم تشكيل شده بود، قرار دادند و سپس آن را تا 1382 فارنهايت حرارت دادند.
آنچه مهم است آن كه شكافهاي نازك بين لولههاي نانوكربن كه براي جمعآوري و به دام انداختن نور به كار ميرود در واقع براي جلوگيري از انعكاس نور و تداخل نورهاي مزاحم نيز كاربرد دارد.
در فضا رديابي برخي امواج كه از ستارگان دور يا اجرام آسماني ساطع ميشوند براي سنجش و مطالعه از دور اين اجرام اهميت زيادي دارند و گاهي تداخل برخي امواج و نورهاي مزاحم كه ميتواند حتي ناشي از خود تجهيزات نيز باشد، بر اندازهگيريها اثر ميگذارد.
آزمايشها نشان ميدهد كه اين مواد جديد نانوكربني قادرند 99.5 درصد از امواج فرابنفش و مرئي و همچنين 98 درصد از امواج مادون قرمز را جذب كنند و اين به آن معناست كه قدرت جذب اين مواد نسبت به ساير مواد و روشهاي رايج كه تاكنون به كار ميرفته مانند استفاده از رنگ سياه، 10 تا 100 بار بيشتر است.
ديگر اينكه اين مواد نانوكربني طيف وسيعي از امواج يعني از امواج فرابنفش تا امواج مادون قرمز را پوشش ميدهند.
تاكنون هيچ مادهاي اين قابليت را نداشته است. اگر به اين مواد در زير ميكروسكوپ الكتروني نگاه كنيد، آن را تيره و سياه خواهيد يافت و اين به علت وجود همان شكافهاي باريك ميان نانولههاست كه نور را به دام انداخته و جذب ميكنند.
بد نيست بدانيد تاكنون براي بهبود كارايي تجهيزات فضايي از رنگهاي تيره و سياه براي جذب نور و امواج مزاحم ناشي از سطوح خود تجهيزات يا ديگر منابع استفاده ميشد كه معايب زيادي داشت.
يكي از معايب آن، اين بود كه رنگ سياه زماني كه در معرض دماي برودت و هواي بسيار بسيار سرد قرار ميگيرد، ديگر سياه و تيره باقي نميماند و تغيير رنگ ميدهد و درخشان ميشود و كمكم به رنگ نقرهاي كمرنگ درميآيد كه با اين اوصاف كارايي خود را ـ كه جذب نورهاي مزاحم است ـ از دست ميدهد.
در حالي كه مواد نانوكربني جديد براحتي در تجهيزات حساس به امواج مادون قرمز كه بايد در شرايط مافوق سرد در فضا كار كنند، به كار گرفته ميشوند.
به گفته محققان، مواد نانوكربني جديد همچنين قادرند حرارت و گرماي توليدشده در تجهيزات را نيز از بين ببرند.
در واقع پوشش فوق تيره نانوكربن با قابليت ويژهاي كه دارد قادر است براي از بين بردن حرارت ناشي از كار تجهيزات موجود در فضاپيماها به كار رود.
ميتوان گفت اين پوشش نانوكربني با حذف حرارت و گرماي توليد شده در دستگاهها و تجهيزات و حسگرهاي خاص فضايي و همچنين با جذب نورهاي مزاحم به كاركرد دقيقتر تجهيزات و حسگرهاي مورد نظر براي جمعآوري و سنجش امواج الكترومغناطيسي كمك بسيار بزرگي خواهد كرد.
نكته مهم ديگر آنكه در تكنيك استفاده از رنگهاي تيره و سياه براي جذب نور، براي آنكه رنگ سياه قدرت جذب خود را در طول موجهاي بلند و طولاني امواج از دست ندهد از فلزات رسانا براي براي پوشش رنگ سياه استفاده ميكردند كه استفاده از اين روش و اضافه كردن اين تركيبات سبب افزايش وزن تجهيزات فضاپيماها ميشد كه خود معضل بزرگي بود.
منبع: nanopatentsandinnovations
آزاده سيد ميرزايي جهقي - جامجم