Vlna, která nebyla bílá
Tady je něco, co vám donutí dívat se na japonské umění jinýma očima: zářivě bílé plochy ve slavných dřevořezových tiscích Hokusaiho ve skutečnosti vůbec nejsou bílé. Pěna na jeho vlnách, sníh pokrývající horu Fudži, jemné mraky – veškerá tato zářivá běloba pochází z textury samotného papíru waši. Světlo se odráží od odhalených vláken papíru, rozptyluje se všemi směry a naše oči to interpretují jako jasnou, čistou bílou.
Žádné pigmenty. Jen fyzika, která si dělá své.
Tento jev se nazývá strukturální běloba a skrývá se před námi po celou historii přírody, dlouho předtím, než lidé začali o jejím studiu uvažovat. Mořská pěna, mraky, čerstvý sníh – žádný z nich neobsahuje „bílou látku“. Mají pouze správnou mikroskopickou architekturu, která rozptyluje viditelné světlo jako by zítra neexistovalo.
A nyní vědci přišli na to, jak tento starobylý trik využít pro moderní materiály. Docela úžasné, že?
Dva problémy, jedno chytré řešení
Mezinárodní tým stojící za tímto výzkumem – vedený profesorem Easanem Sivaniahem z Institutu pro integrované buněčné a materiálové vědy na Kjótské univerzitě, ve spolupráci s kolegy z Tokijské metropolitní univerzity a Univerzity Tonghua – měl dva hlavní oříšky v oblasti materiálů, které chtěl vyřešit.
Zaprvé: oxid titaničitý. Tento minerál se vyskytuje všude – v bílých obalech, fóliích, nátěrech, dokonce i v některých potravinách (kde se dříve označoval jako aditivum E171). Zajišťuje jasnost a neprůhlednost, což je pro výrobce skvělé. Ale je tu problém: Evropská unie nedávno zakázala oxid titaničitý jako potravinářské aditivum kvůli obavám o bezpečnost. To je velká věc, protože to znamená, že firmy po celém světě zoufale hledají alternativy.
Druhý problém: PFAS. Tyto látky jste možná slyšeli označované jako „nekonečné chemikálie“. Tyto fluorované sloučeniny pomáhají materiálům odpuzovat vodu a olej, což zní užitečně – dokud si neuvědomíte, že v prostředí přetrvávají prakticky navěky a mohou způsobovat zdravotní problémy. Globální tlak na nalezení náhrad roste.
Výzkumný tým si pomyslel: Co kdybychom ani jeden z těchto problémů nepotřebovali? Co kdybychom mohli konstruovat materiály, které získávají svou bělobu a voděodolnost pouze z fyzické struktury?
Příroda to už vyřešila
Výzkumníci čerpali inspiraci z poměrně nečekaných míst. List lotosu, slavný svou voděodpudivou „samočistící“ povrchovou úpravou? To je otázka textury, nikoliv chemického povlaku. Pěnová hnízda, která některé žaby staví na ochranu svých vajec? Vzduch a struktura, žádné přídavné látky nejsou potřeba.
Strategie je elegantní: místo přidávání látek do materiálů, aby se chovaly určitým způsobem, zabudujte toto chování přímo do fyzické architektury materiálu od samého začátku.
„Klíčovou výzvou, před kterou stojí biomimetická věda, je realizovat ekologicky šetrné návrhy materiálů inspirované přírodou v měřítku a za nákladů srovnatelných s existujícími materiály,” uvedl docent Taiki Yanagishima z Tokijské metropolitní univerzity.
A přesně to se jim podařilo.
Proces: Světlo, rozpouštědlo, magie
Tady to začín