并非白色的“白”
有一件事会让你重新审视日本艺术：葛饰北斋著名木版画中那些耀眼的白色，其实根本不是白色。他画作中海浪的泡沫、富士山顶的积雪、飘渺的云彩——所有那种明亮的白色，都源自和纸本身的纹理。光线在裸露的纸张纤维间来回反射，向四面八方散射，我们的眼睛将其解读为明亮、纯净的白色。
没有颜料。只是物理现象在发挥作用。
这种现象被称为结构白，早在人类开始研究它之前，它就在自然界中随处可见。海浪飞沫、云朵、新雪——它们都不含“白色物质”。它们只是拥有合适的微观结构，能够最大限度地散射可见光。
如今，科学家们已经找到了如何将这一古老技巧应用于现代材料的方法。是不是很酷？
两个难题，一个巧妙的解决方案
这项研究背后的国际团队——由京都大学细胞材料整合研究所的伊山·西瓦尼亚（Easan Sivaniah）教授领导，并与东京都立大学和东华大学的合作者共同完成——希望解决材料领域的两大主要难题。
首先是：二氧化钛。 这种矿物无处不在——白色包装、薄膜、涂层，甚至某些食品中（过去曾作为添加剂E171标注）。它能使物体变得明亮且不透明，这对制造商来说非常有利。但问题在于：欧盟最近出于安全考虑，禁止将二氧化钛用作食品添加剂。这是一件大事，意味着全球各地的公司都在竞相寻找替代品。
第二个问题：全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）。 你可能听说过它们被称为“永久化学品”。这些含氟化合物有助于材料排斥水和油，听起来很有用——直到你想起它们在环境中几乎永久存在，并可能引发健康问题。全球范围内寻找替代品的压力正在增大。
研究团队思考：如果我们不需要这两种物质呢？如果我们能设计出仅依靠物理结构就能获得白度和防水性能的材料呢？
大自然早已解决这一问题
研究人员从一些意想不到的地方汲取了灵感。以具有疏水“自清洁”表面而闻名的荷叶？那是纹理的作用，而非化学涂层。某些青蛙为保护卵而建造的泡沫巢穴？只需空气和结构，无需添加剂。
策略很优雅：与其向材料中添加物质以使其表现出特定行为，不如从一开始就将这种行为构建到材料的物理架构中。
东京都立大学副教授柳岛大树（Taiki Yanagishima）表示：“仿生科学面临的一个关键挑战，是以现有材料的规模和成本，实现受自然启发的环保材料设计。”
而这正是他们成功做到的。
过程：光、溶剂、魔法
有趣的部分来了。他们开发的技术称为深泡光刻技术（Deep Foam Photolithography，简称DFP），其美妙之处在于简单。
首先，将光照射在聚合物薄膜上。光线将聚合物分解成更小的碎片。然后施加温和的溶剂，使这些碎片膨胀。
随着材料膨胀，它形成微观孔隙网络——就像超细泡沫。这种海绵状结构同时实现了两项非凡功能：