Biel tytanowa to najbardziej powszechny pigment branży farbiarskiej i obecnie nie mamy dla niego alternatywy. Pewną opcją zastępującą białe powłoki malarskie mogą być jednak opracowane właśnie przez naukowców białe arkusze. Za ich barwę odpowiada nie pigment, a nanostruktura, wzorowana na pancerzyku pewnego żuka.
Fot. Julia Syurik / KIT
Już kilka lat temu, z powodu wysokich cen bieli tytanowej, poszukiwano alternatywy dla tego pigmentu. W prawdziwym kłopocie europejscy producenci znaleźli się jednak dopiero teraz, w związku z nowym rozporządzeniem unijnym dotyczącym dwutlenku tytanu.
Dlatego naukowcy jeszcze intensywniej poszukują zastępstwa dla powszechnie stosowanego białego pigmentu. Inspiracją okazuje się – już nie po raz pierwszy – pewien biały żuk.
Nie tylko pigmenty
Przyzwyczailiśmy się do pigmentów, ale natura ma również inne sposoby, by uzyskać nieskazitelną biel. Na przykład żuk z gatunku Cyphochilus insulanus wykorzystuje nanostruktury w swoim pancerzyku chitynowym, które zapewniają odpowiednie załamanie światła.
Badacze i technolodzy brali pod lupę tego niezwykłego owada już wcześniej. Był on między innymi obiektem badań zespołu Uniwersytetu Cambridge i Europejskiego Laboratorium Spektroskopii Nieliniowej we Włoszech. Niestety nikomu nie udało się jeszcze w praktyce wykorzystać wiedzy zdobytej na temat pancerzyków żuka.
Biały arkusz jak gąbka
Obecnie do akcji wkroczyli naukowcy z Karlsruhe Institute of Technology (KIT). I mają nieco inne podejście – stworzyli polimerowy arkusz, który strukturą przypomina porowaty pancerzyk żuka. Jak wyjaśnia prof. Hendrik Hölscher z Instytutu Technologii Mikrostruktur KIT:
Opierając się na modelu, wykorzystaliśmy polimery by uzyskać wytrzymałe, porowate nanostruktury przypominające gąbkę.
Otrzymana w ten sposób warstwa jest cienka i elastyczna, a zarazem stabilna mechanicznie. Jest więc spora szansa, że będzie można ją zaaplikować na różnych materiałach i podłożach. Stopień bieli jest zależny od grubości arkusza – przy grubości 9 μm odbija on 57% padającego światła, ale zwiększając grubość możemy nawet uzyskać 80-90% odbitego światła.
Proste materiały o złożonej strukturze
Prawdopodobnie oprócz arkuszy będzie również możliwość zabarwienia całego obiektu na biało przy użyciu tej samej technologii. W tym celu badacze planują wyprodukować drobne cząstki, które będzie można zmieszać z innym materiałem.
Jak mówi prof. Hölscher, zespół z KIT otrzymał już kilka zapytań od firm, które chciałyby uczynić swoje produkty bardziej przyjaznymi środowisku. Podczas gdy inżynierowie i technolodzy często proponują materiały oparte na wielu różnych związkach chemicznych, natura ogranicza się do prostych materiałów, które mają jednak ciekawe właściwości mechaniczne, optyczne lub fizykochemiczne ze względu na złożoną trójwymiarową strukturę. Największym problemem jest jej odtworzenie w warunkach produkcyjnych. W przypadku pancerzyka Cyphochilus insulanus najwyraźniej jednak się to uda.
Źródło: KIT
