Ένα καινούργιο μαύρο: πώς τα φτερά ενός σπάνιου πουλιού ενέπνευσαν μόδα και επιστήμη

Το παραδείσιο πτηνό που οι επιστήμονες αποκαλούν magnificent riflebird έχει εντυπωσιακή εμφάνιση. Τα ενήλικα αρσενικά του είδους (Ptiloris magnificus) διαθέτουν ιριδίζουσες, γαλαζοπράσινες κηλίδες στο στήθος και στο κεφάλι τους. Κατά τα άλλα, το σώμα τους καλύπτεται από μαύρα, κατάμαυρα φτερά.

Εμπνευσμένοι από αυτό το βαθύ σκούρο, απολυτα μαύρο πτέρωμα των πουλιών, επιστήμονες ανέπτυξαν ένα νέο ύφασμα τύπου “ultrablack”, το οποίο αντανακλά κατά μέσο όρο μόλις το 0,13% του ορατού φωτός που πέφτει στην επιφάνειά του. Πρόκειται για το πιο σκούρο ύφασμα που έχει δημιουργηθεί μέχρι σήμερα, όπως αναφέρουν σε νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 26 Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature Communications.

Οι επιστήμονες συχνά αντλούν έμπνευση από τη φύση. Εδώ και χρόνια, ορισμένοι ερευνητές έχουν γοητευτεί από ζώα και έντομα με εξαιρετικά σκούρο δέρμα, λέπια και φτερά, όπως ο magnificent riflebird, μέλος της οικογένειας των πουλιών του παραδείσου που συναντάται στην Αυστραλία και τη Νέα Γουινέα.

Αυτά τα πουλιά και άλλα πλάσματα διαθέτουν αποχρώσεις “ultrablack” που αντανακλούν λιγότερο από 0,5% του ορατού φωτός. Οι ερευνητές υποψιάζονται ότι αυτή το τόσο έντονο μαύρο αποτελεί χρήσιμη εξελικτική προσαρμογή που προέκυψε για διαφορετικούς λόγους. Φαίνεται να βοηθά κάποια είδη να ξεχωρίζουν, καθιστώντας τα πιο ελκυστικά στους πιθανούς συντρόφους, ενώ σε άλλα προσφέρει τη δυνατότητα να εξαφανίζονται μέσα στο τοπίο και να κρύβονται αποτελεσματικά από τους πιθανούς θηρευτές τους.

Η μόδα, η φύση, η επιστήμη και ένα καινούριο μαύρο

Ορισμένα πλάσματα ίσως χρησιμοποιούν την έντονη αυτή χρωματική απόχρωση για να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του σώματός τους ή για να στέλνουν προειδοποιητικό μήνυμα σε πιθανούς επιτιθέμενους του είδους τους και όχι μόνο.

Πλέον, οι ερευνητές έχουν κατανοήσει καλά τι κάνει τα φτερά του magnificent riflebird τόσο μαύρα: η χρωστική μελανίνη, σε συνδυασμό με μικροσκοπικές δομές που απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που τα χτυπά.

Έχουν μάλιστα καταφέρει να αναπαράγουν αυτά τα στοιχεία δημιουργώντας συνθετικά υλικά τύπου ultrablack. Ωστόσο, σύμφωνα με τους ερευνητές, τα υφάσματα αυτά είναι ακριβά στην παραγωγή, απαιτούν τη χρήση εξαιρετικά προηγμένων τεχνικών και τοξικών ουσιών. Επιπλέον, τείνουν να είναι άκαμπτα και άβολα, γεγονός που τα καθιστά μη πρακτικά για καθημερινή χρήση.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους περιορισμούς, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Cornell επιχείρησε να βρει μια καλύτερη εναλλακτική. Ανέπτυξαν μια απλή, διμερή διαδικασία που παράγει ένα εύκαμπτο, διαπνέον ύφασμα τύπου ultrablack.

Η διαδικασία ξεκινά με το βύθισμα λευκού πλεκτού υφάσματος από μαλλί σε πολυδοπαμίνη, μια συνθετική μορφή της μελανίνης, της φυσικής χρωστικής που δίνει χρώμα στο δέρμα, τα μαλλιά και τα μάτια.

Στη συνέχεια, εφαρμόζουν μια τεχνική γνωστή ως «χαραγή πλάσματος» (plasma etching). Τοποθετούν το βαμμένο ύφασμα μέσα σε θάλαμο πλάσματος ώστε να αφαιρέσουν μικρές ποσότητες υλικού από την επιφάνειά του. Αυτό οδηγεί στον σχηματισμό νανοϊνών, δηλαδή μικρών ακίδων στην επιφάνεια των ινών του υφάσματος, που βοηθούν στην παγίδευση του εισερχόμενου φωτός.

Όχι απλώς ακόμα ένα μαύρο ύφασμα, αλλά μια επανάσταση στο στυλ

«Το φως ουσιαστικά αναπηδά μπρος-πίσω ανάμεσα στα ινίδια, αντί να αντανακλάται προς τα έξω — αυτό είναι που δημιουργεί το φαινόμενο ultrablack», αναφέρει σε δήλωσή του ο Χανσάντι Τζαγιαμάχα, συν-συγγραφέας της μελέτης, επιστήμονας υφασμάτων και σχεδιαστής ενδυμάτων στο Cornell.

Οι δοκιμές έδειξαν ότι το ύφασμα απορροφά σχεδόν όλο το ορατό φως που το χτυπά, παράγοντας μια πραγματική, ultrablack απόχρωση. Παραμένει ultrablack ακόμη και όταν το κοιτά κανείς από διαφορετικές γωνίες, ακόμα ένα πλεονέκτημα σε σχέση με τα εμπορικά διαθέσιμα υφάσματα ultrablack.

Οι ερευνητές ελπίζουν να εξασφαλίσουν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την ιδέα τους και σκοπεύουν να ιδρύσουν στο μέλλον μια εταιρεία βασισμένη στη διαδικασία αυτή. Εκτός από το μαλλί, δηλώνουν ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλα φυσικά υλικά, όπως το βαμβάκι και το μετάξι.

Το νέο ύφασμα έχει ήδη ενσωματωθεί σε τουλάχιστον ένα κομμάτι ένδυσης. Η Ζόι Άλβαρεζ, που αποφοίτησε πρόσφατα από το Cornell με πτυχίο στη σχεδίαση και διοίκηση μόδας, χρησιμοποίησε το ultrablack υλικό ως κεντρικό στοιχείο σε ένα στράπλες φόρεμα.

Οι φωτογραφίες του κομψού ενδύματός της βοήθησαν επίσης να επιβεβαιωθούν τα υπόλοιπα ευρήματα των ερευνητών. Όταν πείραξαν τη φωτεινότητα, την απόχρωση, την αντίθεση και τη ζωντάνια, τα άλλα χρώματα στις φωτογραφίες άλλαξαν αναλόγως — αλλά το ultrablack ύφασμα παρέμεινε ίδιο, ανεξάρτητα από τις συνθήκες που χρησιμοποιήθηκαν.

«Από σχεδιαστική σκοπιά … είναι συναρπαστικό, γιατί πολλά από τα ultrablack υφάσματα που υπάρχουν δεν είναι πραγματικά τόσο φορέσιμα όσο το δικό μας», δηλώνει η Λάρισα Σέπερντ, συν-συγγραφέας της μελέτης, επιστήμονας υφασμάτων και σχεδιάστρια ενδυμάτων στο Cornell. «Και [το δικό μας] παραμένει ultrablack ακόμη και από πιο ευρείες γωνίες».

Παρόλα αυτά, το νέο ύφασμα δεν ξεπερνά το πιο μαύρο ανθρώπινο υλικό που έχει δημιουργηθεί, μια επίστρωση γνωστή ως Vantablack, η οποία αντανακλά μόλις το 0,04% του ορατού φωτός. «Αυτό συμβαίνει επειδή [στο ύφασμα] έχουμε διαπερατότητα αέρα και επομένως μεγαλύτερη μετάδοση φωτός», εξηγεί η Σέπερντ στη Daily Mail.

Αν και δεν είναι ιδανικό για υφάσματα που φοριούνται, το Vantablack έχει χρήσιμες εφαρμογές. Για παράδειγμα, ένας δορυφόρος βαμμένος με το υλικό αυτό προγραμματίζεται να εκτοξευθεί το 2026, ώστε να δοκιμαστεί αν η επίστρωση μπορεί να αποτρέψει τις φωτεινές γραμμές των διαστημοπλοίων από το να αλλοιώνουν τις εικόνες των τηλεσκοπίων.

Πίσω στη Γη, η νέα μέθοδος δημιουργίας υφασμάτων τύπου ultrablack θα μπορούσε κάποια μέρα να αποδειχθεί χρήσιμη για πράγματα όπως συσκευές ευαίσθητες στο φως και θερμορυθμιζόμενα καμουφλάζ ενδύματα, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.

ΠΗΓΗ: Smithsonianmag.com