A estrutura de escamas de besouro ultra-brancas pode ser a chave para fazer tinta sustentável branca brilhante usando resíduos de plástico reciclado, cientistas da Universidade de Sheffield descobriram.

As escamas do besouro Cyphochilus são um dos brancos mais brilhantes da natureza e sua aparência ultra-branca é criada pela nanoestrutura em suas escamas minúsculas, em oposição ao uso de pigmentos ou corantes.

Os especialistas agora podem recriar e melhorar essa estrutura no laboratório usando materiais de baixo custo - por meio de uma técnica que pode ser usada como uma alternativa sustentável ao dióxido de titânio na tinta branca.

Dr. Andrew Parnell, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Sheffield, quem liderou a pesquisa, disse:"No mundo natural, a brancura geralmente é criada por uma espuma, Estrutura semelhante a um queijo suíço feita de uma sólida rede interconectada e ar. Até agora, como essas estruturas se formam e se desenvolvem e como desenvolveram propriedades de dispersão de luz permanece um mistério.

"Tendo entendido essas estruturas, fomos capazes de pegar o plástico e estruturá-lo da mesma maneira. Idealmente, poderíamos reciclar resíduos de plástico que normalmente seriam queimados ou enviados para aterro, estruture-o como a escala do besouro e use-o para fazer uma tinta super branca. Isso tornaria a tinta com uma pegada de carbono muito menor e ajudaria a enfrentar o desafio de reciclar plásticos descartáveis. "

Os resultados mostram que a estrutura espumosa das escamas dos besouros tinha a proporção certa de espaços vazios, que otimizam a dispersão da luz - criando a coloração ultra-branca.

A tinta branca convencional contém nanopartículas de dióxido de titânio, que dispersam a luz com muita força. Contudo, o uso de dióxido de titânio é prejudicial ao meio ambiente, pois contribui com quase 75% da pegada de carbono de cada lata de tinta produzida.

Para medir as pequenas escamas individuais de besouro, pesquisadores usaram uma técnica chamada tomografia de raios-X, que é semelhante a uma tomografia computadorizada, mas em uma escala minúscula. Os cientistas usaram as instalações de imagem de raios-X no instrumento ID16B no European Synchrotron Research Facility (ESRF) em Grenoble, França.

A intensa fonte de raios-X no ESRF significava que escalas inteiras intactas podiam ser medidas, que foi fundamental para entendê-los e modelar como eles espalham a luz. Para acompanhar como o material sintético se formou, eles usaram novamente o ESRF para confirmar o mecanismo de formação à medida que a camada secava e se estruturava.

Dra. Stephanie Burg, um Ph.D. um pesquisador da Universidade de Sheffield disse:"Esta pesquisa responde a questões de longa data sobre como a estrutura dentro dessas escalas realmente se forma e esperamos que essas lições da natureza ajudem a informar o futuro da fabricação sustentável de tintas."

A equipe também usou o instrumento Larmor na ISIS Spallation Neutron Source, que mediu a nanoestrutura dos brancos sintéticos que eles fizeram. Isso foi no Laboratório Rutherford Appleton em Oxfordshire - parte do Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia.

O trabalho foi realizado em colaboração com a empresa de tintas AkzoNobel, fabricantes de tinta Dulux. O artigo Morfologias de separação de fase líquido-líquido em escalas de besouro ultra-brancas e um equivalente sintético foi publicado hoje (29 de agosto de 2019) em Nature Communications Chemistry .