謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，超白甲蟲鱗片的結(jié)構(gòu)可以成為使用再生塑料廢物制作亮白色可持續(xù)涂料的關(guān)鍵。

Cyphochilus甲蟲鱗片是自然界中最明亮的白色之一，它們的超白外觀是由微小尺度的納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，而不是使用顏料或染料。

專家現(xiàn)在已經(jīng)能夠使用低成本材料在實驗室中重建和改進(jìn)這種結(jié)構(gòu) - 通過一種技術(shù)可以用作白色涂料中二氧化鈦的可持續(xù)替代品。

負(fù)責(zé)該研究的謝菲爾德大學(xué)物理與天文學(xué)系的Andrew Parnell博士說：“在自然界中，白度通常由泡沫狀的瑞士奶酪狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，該結(jié)構(gòu)由堅固的互連網(wǎng)絡(luò)和空氣組成。到目前為止，這些結(jié)構(gòu)如何形成和發(fā)展以及它們?nèi)绾芜M(jìn)化出光散射特性仍然是一個謎。

“理解了這些結(jié)構(gòu)，我們就能夠采用塑料并以相同的方式構(gòu)造它。理想情況下，我們可以回收通常被燒毀或送到垃圾填埋場的塑料廢物，像甲蟲一樣構(gòu)造它，然后用它制造超級這樣可以使涂料具有更低的碳足跡，并有助于應(yīng)對回收一次性塑料的挑戰(zhàn)。“

研究結(jié)果表明，甲蟲鱗片的泡沫結(jié)構(gòu)具有正確的空間比例，從而優(yōu)化了光的散射，從而產(chǎn)生了超白的色彩。

傳統(tǒng)的白色涂料含有二氧化鈦納米顆粒，它可以非常強(qiáng)烈地散射光。然而，二氧化鈦的使用對環(huán)境有害，因為它產(chǎn)生的每一罐油漆的碳足跡幾乎占75%。

為了測量微小的個體甲蟲尺度，研究人員使用了一種稱為X射線斷層掃描的技術(shù)，這種技術(shù)類似于CT掃描但是在微小的范圍內(nèi)?？茖W(xué)家們使用法國格勒諾布爾歐洲同步加速器研究設(shè)施(ESRF)儀器ID16B的X射線成像設(shè)備。

ESRF的強(qiáng)烈X射線源意味著可以測量完整的完整尺度，這對于理解它們并模擬它們?nèi)绾紊⑸涔饩€至關(guān)重要。為了了解合成材料是如何形成的，他們再次使用ESRF來確認(rèn)形成機(jī)理，因為該層干燥并變得結(jié)構(gòu)化。

Stephanie Burg博士，博士。謝菲爾德大學(xué)的研究員說：“這項研究回答了關(guān)于這些尺度內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何形成的長期問題，我們希望這些來自大自然的教訓(xùn)將有助于為油漆的可持續(xù)制造的未來提供信息。”

該團(tuán)隊還在ISIS散裂中子源上使用了Larmor儀器，該儀器測量了他們制造的合成白色的納米結(jié)構(gòu)。這是在牛津郡的盧瑟福阿普爾頓實驗室 - 科學(xué)和技術(shù)設(shè)施委員會的一部分。

這項工作是與多樂士涂料制造商阿克蘇諾貝爾涂料公司合作進(jìn)行的。