近日，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一種超白甲蟲的鱗甲中或許隱藏著利用回收塑料制造亮白色環(huán)保涂料的秘密。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。它們的超白鱗甲源于鱗片的獨(dú)特納米結(jié)構(gòu)，而與色素和染料無關(guān)。工程師們已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室里用低成本的原料重構(gòu)和改進(jìn)甲蟲的鱗甲結(jié)構(gòu)，由此得到的產(chǎn)品有望替代現(xiàn)有白色涂料中的二氧化鈦。該工作由謝菲爾德大學(xué)和Akzo Nobel公司合作完成，相關(guān)成果發(fā)布于《自然通訊-化學(xué)》雜志。

　　白金龜甲蟲的鱗甲具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)，對(duì)光線有很強(qiáng)的散射作用，這使它們看起來非常亮白。

　　謝菲爾德大學(xué)物理與天文系的Andrew Parnell博士領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。他說：“在自然界中，白度概念通常與泡沫狀的瑞士奶酪結(jié)構(gòu)有關(guān)，這種結(jié)構(gòu)由緊密相連的固體網(wǎng)絡(luò)和空氣構(gòu)成。然而直到現(xiàn)在，這些結(jié)構(gòu)的形成、發(fā)展與如何演化出的光散射特性還是一個(gè)未解之謎。在了解了這類結(jié)構(gòu)之后，我們就能用同樣的方法以塑料為原料來重構(gòu)。塑料垃圾通常會(huì)被送往焚燒廠或填埋場(chǎng)，但事實(shí)上它們還能發(fā)揮余熱。塑料垃圾的微觀結(jié)構(gòu)與甲蟲的鱗甲類似，可以用于制作超白涂料。用回收塑料制造環(huán)保涂料，可使涂料工業(yè)的碳足跡顯著減少，并有助于解決一次性塑料的回收問題。”

　　研究人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，甲蟲鱗甲的泡沫結(jié)構(gòu)具有合適的空隙比例，對(duì)光散射效果有優(yōu)化作用，從而展現(xiàn)出超白的色澤。傳統(tǒng)的白色涂料中含有二氧化鈦納米粒子，它能強(qiáng)烈地散射光線。然而，每一罐涂料中近75%的碳足跡都來自二氧化鈦，其使用對(duì)環(huán)境的不利影響較大。因此，使用環(huán)保材料替代二氧化鈦具有極高的現(xiàn)實(shí)意義。

　　為了全面分析甲蟲鱗甲的微觀結(jié)構(gòu)，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(shè)備。通過對(duì)鱗片的完整分析，研究人員理解并模擬了鱗甲對(duì)光線的散射機(jī)制。為了了解合成材料的形成過程，他們?cè)俅卫肊SRF的設(shè)備進(jìn)行了分析。謝菲爾德大學(xué)的研究人員Stephanie Burg博士說：“這項(xiàng)研究解答了鱗甲內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何形成的問題。我們希望這些來自大自然的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)榄h(huán)保涂料的生產(chǎn)提供幫助。”此外，研究人員還用散裂中子源設(shè)備對(duì)合成材料的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)定。

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