Valul care nu era alb
Iată ceva care vă va face să priviți arta japoneză cu alți ochi: albul strălucitor din celebrele xilogravuri ale lui Hokusai nu este, de fapt, alb. Spuma valurilor sale, zăpada care acoperă Muntele Fuji, norii subțiri – toată acea luminozitate provine din textura hârtiei washi însăși. Lumina se reflectă pe fibrele expuse ale hârtiei, împrăștiindu-se în toate direcțiile, iar ochii noștri interpretează acest lucru ca fiind un alb pur și luminos.
Fără pigment. Doar fizica își face treaba.
Acest fenomen se numește albeață structurală și a fost ascunsă în plină vedere în natură mult timp înainte ca oamenii să se gândească să o studieze. Spuma mării, norii, zăpada proaspătă – niciunul dintre ele nu conține „substanță albă”. Ele au doar arhitectura microscopică potrivită pentru a împrăștia lumina vizibilă din greu.
Și acum, oamenii de știință au descoperit cum să exploateze acest truc antic pentru materialele moderne. Destul de interesant, nu?
Două probleme, o soluție ingenioasă
Echipa internațională din spatele acestei cercetări – condusă de profesorul Easan Sivaniah de la Institutul pentru Științele Celulei și Materialelor Integrate al Universității din Kyoto, cu colaboratori de la Universitatea Metropolitană din Tokyo și Universitatea Donghua – a dorit să rezolve două mari bătăi de cap în lumea materialelor.
Prima: dioxidul de titan. Acest mineral apare peste tot – în ambalaje albe, filme, acoperiri, chiar și în unele alimente (unde era etichetat anterior ca aditiv E171). Face obiectele strălucitoare și opace, ceea ce este excelent pentru producători. Dar iată problema: Uniunea Europeană a interzis recent dioxidul de titan ca aditiv alimentar din motive de siguranță. Este o chestiune majoră, deoarece înseamnă că firmele din întreaga lume se zbat să găsească alternative.
A doua problemă: PFAS. Probabil ați auzit de acestea numite „chimicale eterne”. Acești compuși fluorurați ajută materialele să respingă apa și uleiul, ceea ce sună util – până când vă amintiți că persistă în mediu pentru o perioadă care pare infinită și ar putea cauza probleme de sănătate. Presiunea globală pentru a găsi substituenți este în creștere.
Echipa de cercetare s-a gândit: ce ar fi dacă nu am avea nevoie de niciunul dintre acestea? Ce ar fi dacă am putea proiecta materiale care își obțin albeața și rezistența la apă doar din structura fizică?
Natura a rezolvat deja acest lucru
Cercetătorii s-au inspirat din locuri destul de neașteptate. Frunza de lotus, faimoasă pentru suprafața sa „auto-curățătoare” care respinge apa? Aceasta este o chestiune de textură, nu de acoperire chimică. Cuiburile spumoase pe care le construiesc anumite broaște pentru a-și proteja ouăle? Aer și structură, fără aditivi necesari.
Strategia este elegantă: în loc să adăugăm substanțe materialelor pentru a le face să se comporte într-un anumit fel, încorporăm acel comportament în arhitectura fizică a materialului de la început.
„O provocare majoră cu care se confruntă știința biomimetică este realizarea unor designuri de materiale ecologice inspirate din natură, la scara și costul materialelor existente”, a declarat conferențiarul Taiki Yanagishima de la Universitatea Metropolitană din Tokyo.
Și exact acest lucru au reușit să facă.
Procesul: Lumină, solvent, magie
Aici devine interesant. Tehnica pe care au dezvoltat-o se numește Fotolitografie cu Spumă Adâncă (DFP), iar frumusețea ei stă în simplitate.
Mai întâi, lumina este proiectată pe un film polimeric. Acea lumină descompune polimerul în bucăți mai