甲蟲鱗片或蘊藏著用回收塑料製造環保塗料的秘密

白金龜甲蟲的鱗甲具有獨特的納米結構，對光線有很強的散射作用，這使它們看起來非常亮白。

phys.org網站8月29日報道，英國謝菲爾德大學的科學家們發現，一種超白甲蟲的鱗甲中或許隱藏著利用回收塑料製造亮白色環保塗料的秘密。白金龜甲蟲的鱗片可能是自然界中最亮麗的白色鱗甲之一。它們的超白鱗甲源於鱗片的獨特納米結構，而與色素和染料無關。工程師們已經能夠在實驗室里用低成本的原料重構和改進甲蟲的鱗甲結構，由此得到的產品有望替代現有白色塗料中的二氧化鈦。該工作由謝菲爾德大學和Akzo Nobel公司合作完成，相關成果發佈於《自然通訊-化學》雜誌。

謝菲爾德大學物理與天文系的Andrew Parnell博士領導了這項研究。他說：「在自然界中，白度概念通常與泡沫狀的瑞士乳酪結構有關，這種結構由緊密相連的固體網路和空氣構成。然而直到現在，這些結構的形成、發展與如何演化出的光散射特性還是一個未解之謎。在了解了這類結構之後，我們就能用同樣的方法以塑料為原料來重構。塑料垃圾通常會被送往焚燒廠或填埋場，但事實上它們還能發揮餘熱。塑料垃圾的微觀結構與甲蟲的鱗甲類似，可以用於製作超白塗料。用回收塑料製造環保塗料，可使塗料工業的碳足跡顯著減少，並有助於解決一次性塑料的回收問題。」

研究人員在實驗中發現，甲蟲鱗甲的泡沫結構具有合適的空隙比例，對光散射效果有優化作用，從而展現出超白的色澤。傳統的白色塗料中含有二氧化鈦納米粒子，它能強烈地散射光線。然而，每一罐塗料中近75%的碳足跡都來自二氧化鈦，其使用對環境的不利影響較大。因此，使用環保材料替代二氧化鈦具有極高的現實意義。

為了全面分析甲蟲鱗甲的微觀結構，研究人員使用了歐洲同步加速器研究中心（ESRF）的X-射線斷層掃描設備。通過對鱗片的完整分析，研究人員理解並模擬了鱗甲對光線的散射機制。為了了解合成材料的形成過程，他們再次利用ESRF的設備進行了分析。謝菲爾德大學的研究人員Stephanie Burg博士說：「這項研究解答了鱗甲內部結構如何形成的問題。我們希望這些來自大自然的經驗能夠為環保塗料的生產提供幫助。」此外，研究人員還用散裂中子源設備對合成材料的納米結構進行了測定。

科界原創

編譯：雷鑫宇

審稿：阿淼

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