Polymerfolier som är extremt tunna och kännetecknas av hög ljusspridningshastighet produceras genom en ny process utvecklad av Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Det billiga materialet kan appliceras industriellt på olika föremål för att ge dem ett attraktivt vitt utseende. Dessutom, processen kan göra produkter mer miljöanpassade.

En lysande vit yta gör att möbler och andra föremål ser rena ut, ljus, och modernt. Än så länge, titandioxid har varit standardpigmentet som används för vitfärgning av lack, målar, och plast samt kosmetika, mat, tuggummi, eller piller. Dock, pigmentet är i fokus för kritiken. "Titandioxid har ett mycket högt brytningsindex, det reflekterar infallande ljus nästan helt. Men det är förknippat med nackdelen att dess partiklar inte bryts ned och därmed förorenar miljön på lång sikt, " säger professor Hendrik Hölscher vid KIT:s Institute of Microstructure Technology (IMT). Dessutom, det har funnits farhågor om att titandioxid kan vara skadligt för hälsan.

"Vi undviker användningen av pigment som är skadliga för hälsa och miljö genom att producera porösa polymerstrukturer med jämförbar hög spridningseffektivitet, " säger Hölscher. Han och hans team inspirerades av den vita skalbaggen Cyphochilus insulanus, vars kitinfjäll ser vita ut tack vare sin speciella nanostruktur. "Baserat på denna modell, vi producerar polymerbaserat fast material, porösa nanostrukturer, som liknar en svamp, säger Hölscher, som leder IMTs Biomimetic Surfaces Group. I likhet med bubblorna från rak- eller badskum, strukturen sprider ljus, vilket gör att materialet ser vitt ut. Den nya tekniken för låg kostnad och miljöanpassad vit optik lämpar sig för olika ytor.

Miljökompatibla material—modellerad efter naturen

"Polymerfolierna som produceras av vår process är extremt tunna, flexibel, och låg vikt, men fortfarande mekaniskt stabil och kan appliceras industriellt på en mängd olika produkter, " förklarar fysikern. Vid en tjocklek av 9 μm – nio tusendelar av en millimeter – reflekterar den nyutvecklade polymerfolien mer än 57 % av det infallande ljuset. 80 till 90 % kan uppnås när man ökar foliens tjocklek. utvecklingsarbetets gång, den svampliknande mikrostrukturen applicerades på akrylglas. Dock, processen kan överföras till många andra polymerer. "Förutom folier, hela föremål kan färgas vita. Som nästa steg, vi planerar att producera partiklar, t.ex. små pärlor som läggs till andra material, ", säger Hölscher. "Vi har redan fått flera förfrågningar från företag som vill göra sina produkter mer miljöanpassade."

Medan ingenjörer ofta utvecklar lösningar baserade på material gjorda av flera kemiska element, naturen begränsar sig mest till ett enda grundmaterial som har intressanta mekaniska, optisk, eller fysikalisk-kemiska egenskaper tack vare dess komplexa tredimensionella struktur. Bionics som fokuserar på att förstå och imitera naturfenomen för att göra dem tekniskt användbara leder ofta till helt nya lösningar som aldrig skulle ha hittats på något annat sätt, tillägger forskaren.