Технологический институт Карлсруэ (KIT) разработал технологию, позволяющую производить сверхтонкие полимерные пленки с высоким показателем рассеивания света. Недорогой материал может наноситься промышленным способом на самые разнообразные предметы, придавая им белизну и привлекательный внешний вид. Кроме того, новая технология позволяет сделать продукцию более экологичной.
 |
Ослепительно белая поверхность делает мебель и другие предметы аккуратными, светлыми и современными. До сих пор стандартным пигментом для окрашивания лаков, красок, пластмасс, а также косметики, продуктов питания, жевательной резинки или таблеток в белый цвет был диоксид титана. Однако применение данного красителя часто подвергается критике. «Диоксид титана имеет очень высокий коэффициент преломления, он почти полностью отражает падающий свет, однако его недостаток заключается в том, что его частицы не разлагаются и тем самым в течение длительного времени загрязняют окружающую среду», — говорит профессор Хендрик Хельшер, который возглавляет научно-исследовательскую группу по изучению биомиметических поверхностей в Технологическом институте Карлсруэ. Кроме того, есть опасение, что диок- сид титана может быть вредным для здоровья.
«Мы избегаем использования вредных для окружающей среды и здоровья пигментов за счет того, что создаем пористые полимерные структуры с сопоставимо высоким рассеиванием», — продолжает Хельшер. На эти исследования ученых вдохновил белый жук Cyphochilus insulanus, чешуйки которого ввиду особой наноструктуры хитинового панциря имеют белый цвет. «По этому примеру мы изготавливаем из полимерных материалов твердые пористые наноструктуры, похожие на губку», — говорит Хельшер. Подобно пузырькам в пене для бритья или для ванн здесь сама структура поверхности обеспечивает рассеивание света, благодаря которому материал кажется белым. Новый недорогой и безвредный способ может использоваться для придания белизны самым разнообразным поверхностям.
«Полимерные пленки, изготовленные по нашей технологии, отличаются чрезвычайной тонкостью, гибкостью и легкостью, однако при этом они характеризуются механической прочностью и могут наноситься промышленным способом на самые разнообразные изделия», — продолжает ученый-физик. При толщине всего 9 мкм новая полимерная пленка отражает более 57% падающего света. Более толстая пленка отражает уже от 80 до 90% света.
В ходе разработки пористая микроструктура наносилась на акриловое стекло. Однако вместо него могут использоваться и другие полимерные материалы. «Помимо пленок в белый цвет могут окрашиваться и предметы целиком. На следующем этапе мы планируем получить частицы в виде небольших сфер, например, чтобы иметь возможность внести их в другие материалы, — говорит Хельшер. — К нам уже поступили запросы от фирм, которые стремятся сделать свою продукцию более экологичной и безопасной». Зачастую инженеры разрабатывают решения на базе сырья, состоящего из множества разных химических элементов, между тем природа обычно ограничивается одним исходным материалом, который благодаря сложной трехмерной структуре имеет высокие механические, визуальные и физико-химические свойства. По словам исследователя, наука бионика, которая занимается изучением явлений природы и их имитацией для использования в технике, часто подводит ученых к выработке абсолютно новых решений, которые было невозможно найти другими способами.
