研究显示 甲壳虫鳞片对于用再生塑料制造可持续涂料持秘密态度

谢菲尔德大学的科学家们发现，超白甲虫鳞片的结构可以成为使用再生塑料废物制作亮白色可持续涂料的关键。

Cyphochilus甲虫鳞片是自然界中最明亮的白色之一，它们的超白外观是由微小尺度的纳米结构产生的，而不是使用颜料或染料。

专家现在已经能够使用低成本材料在实验室中重建和改进这种结构 - 通过一种技术可以用作白色涂料中二氧化钛的可持续替代品。

负责该研究的谢菲尔德大学物理与天文学系的Andrew Parnell博士说：“在自然界中，白度通常由泡沫状的瑞士奶酪状结构产生，该结构由坚固的互连网络和空气组成。到目前为止，这些结构如何形成和发展以及它们如何进化出光散射特性仍然是一个谜。

“理解了这些结构，我们就能够采用塑料并以相同的方式构造它。理想情况下，我们可以回收通常被烧毁或送到垃圾填埋场的塑料废物，像甲虫一样构造它，然后用它制造超级这样可以使涂料具有更低的碳足迹，并有助于应对回收一次性塑料的挑战。“

研究结果表明，甲虫鳞片的泡沫结构具有正确的空间比例，从而优化了光的散射，从而产生了超白的色彩。

传统的白色涂料含有二氧化钛纳米颗粒，它可以非常强烈地散射光。然而，二氧化钛的使用对环境有害，因为它产生的每一罐油漆的碳足迹几乎占75%。

为了测量微小的个体甲虫尺度，研究人员使用了一种称为X射线断层扫描的技术，这种技术类似于CT扫描但是在微小的范围内。科学家们使用法国格勒诺布尔欧洲同步加速器研究设施(ESRF)仪器ID16B的X射线成像设备。

ESRF的强烈X射线源意味着可以测量完整的完整尺度，这对于理解它们并模拟它们如何散射光线至关重要。为了了解合成材料是如何形成的，他们再次使用ESRF来确认形成机理，因为该层干燥并变得结构化。

Stephanie Burg博士，博士。谢菲尔德大学的研究员说：“这项研究回答了关于这些尺度内部结构如何形成的长期问题，我们希望这些来自大自然的教训将有助于为油漆的可持续制造的未来提供信息。”

该团队还在ISIS散裂中子源上使用了Larmor仪器，该仪器测量了他们制造的合成白色的纳米结构。这是在牛津郡的卢瑟福阿普尔顿实验室 - 科学和技术设施委员会的一部分。

这项工作是与多乐士涂料制造商阿克苏诺贝尔涂料公司合作进行的。