Mokslininkai sukūrė medžiagą, kuri atrodo itin balta, nors joje nėra įprastų baltų pigmentų. Vietoje cheminių priedų pasitelkta mikroskopinė struktūra, kuri taip išsklaido šviesą, kad paviršius vizualiai tampa ryškiai baltas.
Šis reiškinys vadinamas struktūrine balta spalva. Gamtoje ji pasitaiko dažnai: sniego, debesų ar jūros putų baltumas kyla ne iš dažiklių, o iš to, kaip smulkios struktūros sklaido ir atspindi šviesą.
Nauja gamybos technologija
Tyrėjai pritaikė metodą, pavadintą DFP, kai polimere suformuojama itin smulkių, atvirų porų sistema. Būtent ši porėta architektūra leidžia efektyviai sklaidyti šviesą ir pasiekti didelį baltumą be papildomo pigmento.
Procesas apibūdinamas kaip palyginti paprastas: polimeras veikiamas šviesa, kad jo struktūra pakistų, o vėliau naudojamas švelnus tirpiklis. Tai sukelia polimero brinkimą ir suformuoja mikroporų tinklą.
Ne tik balta, bet ir atstumianti vandenį
Ta pati mikroskopinė struktūra suteikia dar vieną savybę: paviršius tampa šiurkštesnis ir pradeda stipriai atstumti vandenį. Efektas lyginamas su lotoso lapu, ant kurio vandens lašai nesusigeria, o išlieka beveik rutuliški ir lengvai nurieda.
Tokio derinio praktinė reikšmė didelė, nes pramonėje baltumas ir nepermatomumas dažnai išgaunamas titano dioksidu, o hidrofobiškumas neretai siejamas su PFAS grupės medžiagomis. Pastarosios vis dažniau atsiduria reguliuotojų ir mokslininkų dėmesio centre dėl ilgaamžiškumo aplinkoje ir galimų rizikų.
Ką tai gali pakeisti pramonėje
Mokslininkai teigia, kad naujasis metodas gali sumažinti poreikį daliai tokių priedų, nes norimos savybės pasiekiamos suprojektuojant pačią medžiagos sandarą. Technologija demonstruota ne tik laboratoriniuose mėginiuose: ją pavyko pritaikyti polimerinėms plėvelėms ir audiniams.
Tyrimuose naudoti keli komerciškai prieinami polimerai, todėl tai gali palengvinti kelią į platesnį pritaikymą. Potencialios kryptys apima pakuočių, dangų, plėvelių ir tekstilės gamybą, kur svarbu baltumas, atsparumas drėgmei ir mažesnis priklausymas nuo papildomų cheminių priedų.
Vienas įspūdingiausių parametrų yra pasiekiama struktūrų formavimo raiška, kuri, kaip skelbiama, gali siekti apie 20 000 DPI. Tai reiškia itin tikslų mikroskopinės architektūros valdymą, atveriantį kelią medžiagoms, kurių savybes lemia ne priedai, o pati jų struktūra.