توسط 
Jacopo Prisco
دانشجوی دکتری دانشگاه کورنل Hansadi Jayamah فرایند ساخت پارچه رنگشدهٔ فوقمشکی با الهام از پرندگان را نشان میدهد.
یک پارچهٔ جدید که از پرهای شگفتانگیز ریفلبرد — پرنده بهشت از گینه نو و نوک شمالی استرالیا — الهام گرفته، بر اساس گفته مخترعان، تاریکترین پارچهای است که تا به امروز ساخته شده است.
از پشم مرینو سفید ساخته شده، پارچه ابتدا با پلیدوپامین، یک شکل مصنوعی ملانین که رنگدانهٔ طبیعی پوست، مو و چشمهاست، رنگدار میشود. سپس در یک حفرهٔ پلاسما ایتینگ میشود تا ساختارهای میکروسکوپی پرنقش به نام «نانوفیبریل» ایجاد شود که نور را بهطرز مؤثری به دام میاندازد.
نتیجه مادهای است که ۹۹٫۸۷٪ نور را جذب میکند: «اساتید وقتی که ما روی این پروژه کار میکردیم بهمن مراجعه کردند و گفتند: «این شبیه نگاه کردن به یک سیاهچاله است»،» لاریسا شپرد، استادیار در گروه طراحی انسانی در دانشگاه کورنل، نیویورک، و نویسندهٔ ارشد مطالعهای درباره این پارچهٔ جدید که در ژورنال Nature Communications منتشر شده است، گفت.
پژوهشگران تنها یک لباس نمونه با این پارچه ساختند که شامل بازنمایی بصری از پرهای ریفلبرد است. آنها همچنین یک پتنت موقت برای این ماده ثبت کردهاند: «در حال حاضر بر روی برخی کاربردهای بالقوه کار میکنیم که امید به انتشار آنها در آینده نزدیک داریم، اما یکی از حوزههایی که مطمئناً این پارچه با ویژگیهای فعلیاش در آن میدرخشد، مدهای سطحبالا است»، شپرد گفت.
این لباس نمونه با استفاده از پشم فوقمشکی ساخته شده است.
این پارچه به دستهای از مواد به نام «فوقمشکی» تعلق دارد که معمولاً کمتر از ۰٫۵٪ نور را بازتاب میدهند. مشهورترین این مواد ونتابلاک است که پارچه نیست بلکه یک پوشش است، ایجاد شده در سال ۲۰۱۴ و از فیبرهای میکروسکوپی کربن ساخته شده که تا ۹۹٫۹۷٪ نور مرئی را جذب میکند. این ماده عمدتاً در اپتیک پیشرفته موجود در تلسکوپها و دوربینها بهکار میرود، اما همچنین در کالاهای لوکس و آثار هنری کاربرد دارد.
در مقایسه با ونتابلاک، شپرد گفت پارچهٔ جدید، که پژوهشگران آن را «پشم فوقمشکی» (UBW) مینامند، علاوه بر قابلپوشیدن بودن، هزینه کمتر و فرآیند تولید سادهتری دارد.
بهبود طبیعت
پرهای ریفلبرد بهدلیل باربولههای غنی از ملانین، که فیبرهای ریز شبیه مو هستند و نور را به داخل منعکس میکنند، رنگ مشکی عمیقی بهدست میآورند. برخی گونههای ماهی و پروانه نیز بهدلیل رنگبندی فوقمشکیشان شناخته میشوند.
در بازآفرینی ویژگیهای پرها در پارچه، پژوهشگران یک گام فراتر رفته و زاویهٔ دید پارچه بهعنوان فوقمشکی را تا حدود ۱۲۰ درجه افزایش دادند. این بهبود نسبت به پرهای ریفلبرد است که در صورت عدم نگاه از زاویهٔ سرنوازی ممکن است براق بهنظر برسند، و همچنین نسبت به منسوجات فوقمشکی موجود، که در این مطالعه نشان داده شد، پیشرفت محسوب میشود.
کلید زاویهٔ مشاهده، فرآیند ایتینگ است که ساختار پارچه را با استفاده از گازی باردار الکتریکی خشن میکند. الیاف نامنظم ایجاد شده توسط این گاز نور را بهجای خروج، درون ساختار مینگارد و آن را بهدور میزند.
در مقایسه با منسوجات فوقمشکی موجود، پژوهشگران میگویند این پارچه تنفسپذیرتر و انعطافپذیرتر است: «ما بهدنبال یک مادهٔ طبیعی بودیم»، همنویسندهٔ مطالعه و دانشجوی دکتری دانشگاه کورنل Hansadi Jayamah گفت. «پشم اولین گزینهٔ ما نبود — ما با ابریشم شروع کردیم، اما بهدلیل شیمی پلیدوپامین و پشم، توانستیم تاریکترین ماده را از آن بسازیم.»
یک مزیت دیگر پلیدوپامین این است که تولید آن اقتصادیتر از ساختار میکروسکوپی پیچیدهٔ نانوکربن مورد استفاده در ونتابلاک است: «ما فقط از پشم و پلیدوپامین استفاده میکنیم، پس نسبت به فرآیند تولید نانولولههای کربنی هزینه کمتری دارد و فرآیند سادهتری است»، Hansadi Jayamah افزود و اشاره کرد که بهینهسازیهای آینده میتوانند هزینهها را حتی بیشتر کاهش دهند.
لباسی که با این پارچه ساخته شود نه تنها بهصورت سیاهچهره شدید ظاهر میشود، بلکه خواص تنظیم حرارتی بهبود یافتهای نیز دارد، به نقل از کیون پارک، همنویسنده و دانشجوی دکتری دانشگاه کورنل: «اگر لباسهای کاملاً فوقمشکی بپوشید، در فضای داخلی حس طبیعی خواهید داشت، اما در زیر نور خورشید نور بیشتری را بهعنوان انرژی حرارتی جذب میکنید و بدنتان سریعتر گرم میشود»، او گفت.
ما میتوانیم میزان پوشش فوقمشکی روی منسوج را از ابتدا تنظیم کنیم؛ بهعنوان مثال میتوانیم فقط ناحیهٔ شانه یا پشت را که بیشترین تعرق را دارد، پوشش دهیم. در این مناطق داغتر بودن مشکلی نیست، زیرا هنگامی که تعرق میکنید، خنکسازی تبخیری ایجاد میشود؛ روشی بسیار سریع برای انتقال حرارت که بهطور معمول در لباسهای ورزشی استفاده میشود.
کیون پارک فرایند ساخت پشم فوقمشکی را نشان میدهد.
سایر کاربردهای بالقوه شامل استتار و استفادههایی است که پوششهای فوقمشکی برای آنها مناسباند، مانند پنلهای خورشیدی، دوربینها و کاربردهای هوافضایی شامل تلسکوپها و ماهوارهها. شپرد گفت: «منسوجات فوقمشکی قطعاً پتانسیل استفاده در این حوزهها را دارند، اما صرفاً جایگزینی پوششها، اگرچه اقتصادیتر است، بهخصوص در پنلهای خورشیدی بهدلیل شرایط پردازشی فعلی، احتمالاً رخ نخواهد داد»، و اشاره کرد که هنوز چالشهایی برای ادغام این پارچه در این سیستمها وجود دارد.
دموکراتیکسازی فوقمشکی
مارک آندره مایرز، استاد برجستهٔ علم مواد در دانشگاه کالیفرنیا ساندیئگو که در این پژوهش مشارکت نداشتهاند، گفت نویسندگان برای الهامگیری به ویژگی منحصر بهفرد پرها پرداختهاند: باربولههایی که در مقیاس میکرومتری میتوانند با نور تعامل کنند و طیفی از رنگها از جمله فوقمشکی تولید کنند: «این رویکرد خلاقانه و نوآورانه دارای اهمیت قابلتوجهی است»، او در ایمیلی نوشت.
راوی سیلوا، کارشناس پژوهش در زمینه پوششهای فوقمشکی و مدیر مؤسسه فناوری پیشرفته در دانشگاه سرای در انگلستان که نیز در این کار مشارکت نکرده است، در ایمیلی گفت که ادغام فناوری فوقمشکی در پوشاک قابلپوشیدن آیندهای از منسوجات تنظیمکنندهٔ حرارتی پیشرفته و رابطهای خورشیدی انعطافپذیر را پیشبینی میکند: «این رویکرد زیستمقلد، چالش مهندسی ساخت مواد فوقتاریک و مقاوم برای پوشاک را حل میکند و دسترسی به نانوسترسهای با عملکرد بالا را برای کاربردهای هنری و فنی متنوع دموکراتیک میسازد.»
کونیآکی آمِمییا، پژوهشگر در مؤسسه ملی علم و فناوری صنعتی پیشرفته (AIST) در ژاپن، اعلام کرد که کشف اینکه درمان پلاسما میتواند ساختارهای گیرندهٔ نور را در پشم ایجاد کند، گامی بزرگ به جلو است. او در ایمیلی گفت: «استفاده از رنگدانهای شبیه ملانین بهعنوان رنگسیاهای سیاه نیز ایدهٔ عالیای بود»، و افزود که با وجود منسوجات فوقمشکی دیگر، این پارچهٔ جدید کمتر از نیمی از ضخامت آنها است، که به معنای بافت نرمتر میباشد. آمِمییا هشدار داد که «بهنظر میرسد عملکرد پس از شستشو کمی تحتتأثیر قرار میگیرد»، و ادامه داد: «علاوه بر این، فرآیند پلاسما که برای اعطای نانوساختارها ضروری است، احتمالاً مانعی برای تولید انبوه محسوب میشود. غلبه بر این چالشها دامنهٔ کاربردها را گسترش خواهد داد.»
