Superschwarze Zufallsentdeckung: Holz, das fast 100 % Licht absorbiert
Ein kanadisches Forschungsteam hat durch Zufall ein superschwarzes Holz erschaffen, das fast 100% Licht absorbiert. Diese Entdeckung könnte Solarzellen und Luxusgüter revolutionieren.
UBC-Forschende haben ein neues superschwarzes Material entwickelt, das fast alles Licht absorbiert. Von links: Dengcheng Feng, Kenny Cheng, Dr. Philip Evans und Sara Xu.
Foto: UBC Forestry/Ally Penders
Es ist eine jener Zufallsentdeckungen, die eines Tages große Wellen schlagen könnten. Eigentlich wollte ein kanadisches Forscherteam nur wasserabweisendes Holz herstellen, doch dabei kam ein superschwarzes Material heraus, das fast das gesamte Licht absorbiert. Die Substanz mit dem Namen Nxlylon wird aus Lindenholz hergestellt und könnte große Auswirkungen auf verschiedene Industriezweige haben, insbesondere auf die Solarenergie. Das Material benötigt keine Pigmente, sondern fängt das Licht durch seine einzigartige Struktur ein. Es könnte die Effizienz von Solarzellen erhöhen und neue nachhaltige Materialien für Schmuck und Luxusgüter liefern.
Überraschende Entdeckung
Professor Philip Evans und sein Doktorand Kenny Cheng von der University of British Columbia (UBC) führten Experimente mit Hochenergieplasma durch, um Holz wasserabweisender zu machen. Während eines Routineversuchs stellten sie fest, dass die Enden der Holzzellen sich tiefschwarz verfärbten. Diese Farbe war nicht nur ungewöhnlich dunkel, sondern absorbierte auch nahezu das gesamte auftreffende Licht.
„Ultraschwarzes oder superschwarzes Material kann mehr als 99 Prozent des auftreffenden Lichts absorbieren – deutlich mehr als normale schwarze Farbe, die etwa 97,5 Prozent des Lichts absorbiert“, so Evans, Professor an der Fakultät für Forstwirtschaft.
Um die Entdeckung weiter zu untersuchen, arbeiteten Evans und Cheng mit der Abteilung für Physik und Astronomie der Texas A&M University zusammen. Dabei fanden sie heraus, dass das Material weniger als ein Prozent des sichtbaren Lichts reflektierte, es also tatsächlich ein superschwarzes Material ist. Das Team nannte diese neue Substanz Nxylon.
Das von der UBC entwickelte superschwarze Holz verhindert von Natur aus, dass Licht entweicht, und ist nicht auf schwarze Pigmente angewiesen.
Foto: UBC Forestry/Ally Penders
Die Eigenschaften von Nxylon
Nxylon, benannt nach Nyx, der griechischen Göttin der Nacht, und Xylon, dem griechischen Wort für Holz, wird hauptsächlich aus nordamerikanischem Lindenholz hergestellt. Es kann jedoch auch aus europäischem Lindenholz gewonnen werden.
Nxylon ist nicht auf Pigmente angewiesen, um seine Farbe zu erhalten. Stattdessen fängt seine einzigartige Struktur das Licht ein und verhindert dessen Reflexion. Dies macht es außergewöhnlich dunkel und effektiv in der Lichtabsorption.
Potenzielle Anwendungen
Superschwarze Materialien wie Nxylon sind in vielen Bereichen gefragt. In der Astronomie können sie die Bildschärfe verbessern, indem sie Streulicht minimieren. Solarzellen könnten von ihrer Fähigkeit profitieren, mehr Sonnenlicht zu absorbieren, was ihre Effizienz steigern könnte. Künstler und Designer könnten Nxylon für Schmuck und Luxusgüter nutzen, da es eine nachhaltige und luxuriöse Alternative zu herkömmlichen Materialien bietet.
Das Team um Dr. Evans hat bereits Prototypen für Uhren und Schmuck aus Nxylon entwickelt. Diese Produkte zeigen, dass Nxylon teure und seltene schwarze Hölzer wie Ebenholz und Palisander ersetzen kann. Es könnte auch den schwarzen Edelstein Onyx in Schmuckstücken ersetzen.
Das Forschungsteam hat aus dem superschwarzen Holz bereits Uhren-Prototypen hergestellt.
Foto: UBC Forestry/Ally Penders
Der Weg zur Kommerzialisierung
Dr. Evans und sein Team planen die Gründung eines Start-up-Unternehmens, der Nxylon Corporation of Canada, um das neue Material kommerziell zu vermarkten. Sie beabsichtigen, mit Juwelieren, Künstlern und Designern zusammenzuarbeiten, um verschiedene Produkte zu entwickeln. Außerdem wollen sie einen Plasmareaktor im kommerziellen Maßstab entwickeln, um größere Mengen des superschwarzen Holzes herzustellen.
„Nxylon kann aus nachhaltigen und erneuerbaren Materialien hergestellt werden, die in Nordamerika und Europa weit verbreitet sind, was zu neuen Anwendungen für Holz führt. Die Holzindustrie in Britisch-Kolumbien wird oft als eine untergehende Industrie gesehen, die sich auf Standardprodukte konzentriert – unsere Forschung zeigt ihr großes ungenutztes Potenzial“, so Dr. Evans.
Das Forschungsteam ist sich sicher: Die Fähigkeit von Nxylon, Licht nahezu vollständig zu absorbieren, könnte die Effizienz von Solarzellen erheblich verbessern. Da Nxylon aus nachhaltigen und erneuerbaren Materialien hergestellt wird, bietet es auch eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Materialien.
Der Ergebnisse der Forschung wurden in der Zeitschrift Advanced Sustainable Systems veröffentlicht.
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