Ultra-biely nano náter motivovaný chrobákom.

Chrobák Cyphochilus s celulózovým náterom.

Materiál, ktorý je 20 krát belší ako papier, je vyrobený z netoxickej celulózy a dosahuje takú jasnú bledosť tým, že napodobňuje štruktúru ultra-tenkých šupín určitých druhov chrobákov.

Jasné farby sa zvyčajne vyrábajú pomocou pigmentov, ktoré absorbujú určité vlnové dĺžky svetla a odrážajú ostatné, ktoré naše oči potom vnímajú ako farbu.

Ak sa má zobraziť ako biela, všetky vlnové dĺžky svetla sa musia odzrkadliť s rovnakou účinnosťou. Väčšina komerčne dostupných bielych výrobkov – ako sú slnečné krémy, kozmetika a farby – obsahuje vysoko refrakčné častice (zvyčajne oxid titaničitý alebo oxid zinočnatý), aby efektívne odrážali svetlo. Tieto materiály, hoci sú považované za bezpečné, nie sú plne udržateľné alebo biokompatibilné.

V prírode si chrobák Cyphochilus, ktorý je pôvodom z juhovýchodnej Ázii, vyrába ultra-bielu farbu nie cez pigmenty, ale využíva geometriu hustej siete chitínu – molekuly, ktorá sa nachádza aj v mušliach, exoskeletonov hmyzu a v bunkových stách húb. Chitín má štruktúru, ktorá rozptýli svetlo extrémne efektívne – čo vedie k ultra-bielým povlakom, ktoré sú veľmi tenké a ľahké.

„Biela je veľmi špeciálny typ štrukturálnej farby,“ uviedla spoluautorka papiera Olimpia Onelli z oddelenia chémie v Cambridge. „Iné typy štrukturálnych farieb – napríklad krídla motýľov alebo opálov – majú vo svojej štruktúre špecifický vzor, čo vedie k živým farbám, ale pri produkcii bielej, musí byť štruktúra čo najčastejšie náhodná.“

Tím Cambridge, ktorý spolupracuje s výskumníkmi z Aalto University vo Fínsku, napodobnil štruktúru chitínu použitím celulózy, ktorá je netoxická, hojná, silná a bio-kompatibilná. Použitím drobných prameňov celulózy alebo celulózových nanovlákien v pružnej membráne, boli schopný dosiahnuť rovnaký ultra-bielny účinok.

Použitím kombinácie nanovlákien s rôznymi priemermi, boli vedci schopní vyladiť nepriehľadnosť a teda bielu koncovú hmotu. Membrány vyrobené z najtenších vlákien boli transparentnejšie, zatiaľ čo pridanie stredných a hrubých vlákien malo za následok viac nepriehľadnú membránu. Týmto spôsobom boli výskumníci schopní doladiť geometriu nanovlákien tak, aby odrážali čo najviac svetla.

„Tieto materiály na báze celulózy majú štruktúru, ktorá je takmer podobná špagetám, čo je spôsob, akým dokážu dobre rozptýliť svetlo,“ uviedla vedúca autorka Dr. Silvia Vignoliniová, tiež z oddelenia chémie v Cambridge. „Musíme zmes správne namixovať. Nechceme, aby bola príliš uniformná a nechceme, aby sa zrútila.“

Celulózové membrány sú extrémne tenké, len niekoľko milióntin metra hrubé. Vedci hovoria, že by dokonca mohli byť produkované aj tenšie membrány tým, že sa ďalej bude optimalizovať ich výrobný proces. Membrány rozptyľujú svetlo 20 až 30 krát účinnejšie než papier a mohli by sa použiť na výrobu účinných, jasných, udržateľných a biokompatibilných bielych materiálov novej generácie.


Zdroj: nanowerk.com

Leave a Comment