A hullám, amely nem volt fehér
Íme valami, ami miatt másképp fogja nézni a japán művészetet: a Hokusai híres fametszeteiben látható ragyogó fehérek valójában egyáltalán nem fehérek. A hullámok habja, a Fuji-hegyet borító hó, a szálkás felhők – az egész ragyogó fehérség a washi papír textúrájából ered. A fény a szabadon maradt papírszálakon pattog, minden irányban szóródik, és szemünk ezt élénk, tiszta fehérként értelmezi.
Nincs pigment. Csak a fizika teszi a dolgát.
Ezt a jelenséget strukturális fehérségnek nevezzük, és már régóta ott rejtőzik a természetben, jóval azelőtt, hogy az emberek egyáltalán gondoltak volna arra, hogy tanulmányozzák. A tengeri hab, a felhők, a friss hó – egyikük sem tartalmaz „fehér anyagot”. Csak a megfelelő mikroszkopikus szerkezetük van ahhoz, hogy a látható fényt úgy szórják szét, mintha nem lenne holnap.
Most pedig a tudósok rájöttek, hogyan hasznosíthatják ezt az ősi trükköt modern anyagokhoz. Elég menő, nem?
Két probléma, egy okos megoldás
A kutatás mögött álló nemzetközi csapat – amelyet a Kyotoi Egyetem Integrált Sejt-Anyagtudományi Intézetének Easan Sivaniah professzora vezetett, a Tokiói Metropolitan Egyetem és a Donghua Egyetem munkatársaival együttműködve – két nagy fejfájást szeretett volna megoldani az anyagtudomány világában.
Először is: a titán-dioxid. Ez az ásvány mindenhol jelen van – fehér csomagolásokban, filmekben, bevonatokban, sőt, egyes élelmiszerekben is (ahol E171 adalékanyagként jelölték). Ragyogóvá és átlátszatlanná teszi a dolgokat, ami kiváló a gyártók számára. De itt a probléma: az Európai Unió nemrég betiltotta a titán-dioxidot élelmiszer-adalékanyagként biztonsági aggályok miatt. Ez nagy dolog, mivel azt jelenti, hogy a vállalatok mindenhol alternatívák után kutatnak.
A második probléma: a PFAS. Ezeket talán „örök vegyszereknek” hallotta. Ezek a fluorozott vegyületek segítenek az anyagoknak elutasítani a vizet és az olajat, ami hasznosnak hangzik – amíg nem emlékszünk arra, hogy a környezetben látszólag örökké megmaradnak, és egészségügyi problémákat okozhatnak. Globálisan egyre nagyobb a nyomás a helyettesítők megtalálására.
A kutatócsoport azt gondolta: mi lenne, ha egyikre sem lenne szükség? Mi lenne, ha olyan anyagokat tudnánk tervezni, amelyek fehérségüket és vízállóságukat kizárólag fizikai szerkezetükből nyerik?
A természet már megoldotta ezt
A kutatók meglepő helyekről merítettek ihletet. A lótuszlevél, amely híres víztaszító, „önmosó” felületéről? Ez textúra kérdése, nem kémiai bevonaté. A békák habos fészkei, amelyek a petéiket védik? Levegő és szerkezet, adalékanyagok nélkül.
A stratégia elegáns: ahelyett, hogy anyagokat adnánk hozzá az anyagokhoz, hogy bizonyos viselkedést idézzenek elő, ezt a viselkedést从一开始 (a kezdetektől fogva) beépítjük az anyag fizikai architektúrájába.
„A biomimetikus tudomány egyik kulcsfontosságú kihívása, hogy a természet által inspirált, környezetbarát anyagterveket a meglévő anyagok méretében és költségében valósítsa meg” – mondta Taiki Yanagishima docens a Tokiói Metropolitan Egyetemről.
Ép pontosan ezt sikerült elérniük.
A folyamat: fény, oldószer, mágia
Itt válik igazán érdekessé.