La estructura de escamas de escarabajo ultrablancas podría ser la clave para hacer pintura sostenible de color blanco brillante utilizando residuos plásticos reciclados. han descubierto científicos de la Universidad de Sheffield.

Las escamas de escarabajo Cyphochilus son uno de los blancos más brillantes de la naturaleza y su apariencia ultra blanca es creada por la nanoestructura en sus diminutas escamas. a diferencia del uso de pigmentos o tintes.

Los expertos ahora han podido recrear y mejorar esta estructura en el laboratorio utilizando materiales de bajo costo, mediante una técnica que podría usarse como una alternativa sostenible al dióxido de titanio en la pintura blanca.

Dr. Andrew Parnell, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Sheffield, quien dirigió la investigación, dijo:"En el mundo natural, la blancura suele ser creada por un espumoso, Estructura similar a un queso suizo hecha de una sólida red interconectada y aire. Hasta ahora, cómo se forman y se desarrollan estas estructuras y cómo han evolucionado las propiedades de dispersión de la luz sigue siendo un misterio.

"Habiendo entendido estas estructuras, pudimos tomar plástico y estructurarlo de la misma manera. Idealmente, podríamos reciclar residuos plásticos que normalmente se quemarían o enviarían al vertedero, estructúrelo como la escala de escarabajo y luego úselo para hacer pintura súper blanca. Esto produciría pintura con una huella de carbono mucho menor y ayudaría a abordar el desafío de reciclar plásticos de un solo uso ".

Los hallazgos muestran que la estructura espumosa de las escamas de los escarabajos tenía la proporción correcta de espacios vacíos, que optimizan la dispersión de la luz, creando el color ultrablanco.

La pintura blanca convencional contiene nanopartículas de dióxido de titanio, que dispersan la luz con mucha fuerza. Sin embargo, El uso de dióxido de titanio es perjudicial para el medio ambiente, ya que contribuye a casi el 75 por ciento de la huella de carbono de cada lata de pintura que se produce.

Para medir las diminutas escamas de escarabajos individuales, Los investigadores utilizaron una técnica llamada tomografía de rayos X, que es similar a una tomografía computarizada pero en una escala minúscula. Los científicos utilizaron las instalaciones de imágenes de rayos X en el instrumento ID16B en el European Synchrotron Research Facility (ESRF) en Grenoble, Francia.

La intensa fuente de rayos X en el ESRF significaba que se podían medir escamas enteras intactas, que fue fundamental para comprenderlos y modelar cómo dispersan la luz. Para seguir cómo se formó el material sintético, nuevamente usaron el ESRF para confirmar el mecanismo de formación a medida que la capa se secaba y se estructuraba.

Dra. Stephanie Burg, un doctorado Un investigador de la Universidad de Sheffield dijo:"Esta investigación responde a preguntas de larga data sobre cómo se forma realmente la estructura dentro de estas escalas y esperamos que estas lecciones de la naturaleza ayuden a informar el futuro de la fabricación sostenible de pintura".

El equipo también utilizó el instrumento Larmor en la fuente de neutrones de espalación de ISIS, que midió la nanoestructura de los blancos sintéticos que hicieron. Esto fue en el Laboratorio Rutherford Appleton en Oxfordshire, parte del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología.

El trabajo se llevó a cabo en colaboración con la empresa de recubrimientos AkzoNobel, fabricantes de pintura Dulux. El artículo Morfologías de separación de fases líquido-líquido en escamas de escarabajo ultrablancas y un equivalente sintético se publicó hoy (29 de agosto de 2019) en Naturaleza Comunicaciones Química .