(Phys.org) —Os pesquisadores se voltaram para as asas de cigarra para projetar superfícies com propriedades altamente anti-reflexas, que têm aplicações potenciais para células solares, superfícies furtivas, materiais anti-embaciamento, e outras aplicações ópticas.

Como pesquisadores Imran Zada ​​et al. na Universidade Jiao Tong de Xangai, na China, explicam em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada , asas de cigarra têm estruturas em nanoescala que lhes conferem propriedades antirrefletivas excepcionais, permitindo-lhes transmitir ou absorver cerca de 100% da luz visível. Quando se trata de células solares, As propriedades antirrefletivas desempenham um papel importante, pois a absorção de mais luz leva a um melhor desempenho geral.

Em seu jornal, os pesquisadores explicam como fabricaram uma superfície de dióxido de silício (um material barato que é comumente usado para fazer janelas e lentes de câmeras) com o mesmo padrão nanoestruturado das asas de cigarra (que são feitas principalmente de quitina) usando as asas como modelo. Ao tratar as asas da cigarra biológica em uma solução contendo dióxido de silício, em seguida, expondo as asas tratadas ao ultrassom de alta intensidade, e, finalmente, permitir que as asas se solidifiquem de modo que as asas possam ser separadas do material de dióxido de silício, os pesquisadores conseguiram fabricar superfícies biomórficas de dióxido de silício com o mesmo padrão nanoestruturado das asas da cigarra.

"Nosso trabalho demonstra que o dióxido de silício com uma estrutura anti-reflexiva pode ser fabricado diretamente a partir das asas de cigarra por meio de um método ultrassônico assistido por sol-gel simples e barato, "disse o co-autor Wang Zhang da Universidade Jiao Tong de Xangai Phys.org . "O material exibe um alto desempenho de propriedades anti-reflexas na faixa de comprimento de onda visível em uma ampla faixa de ângulos de incidência."

Os testes revelaram que as novas superfícies têm uma refletância muito baixa, absorvendo apenas 0,3% da luz visível. As propriedades de refletância variam dependendo do ângulo de incidência da luz, Contudo, e aumentar para 3,3% com o aumento dos ângulos de incidência da luz. Os pesquisadores explicam que as boas propriedades anti-reflexo surgem devido ao padrão nanoestruturado das asas, em que as dimensões das nanoestruturas são menores que o comprimento de onda da luz. Este padrão cria um perfil de índice de refração continuamente graduado do ar para a superfície do material, que essencialmente fornece um caminho para os raios de luz entrarem no material e os impede de refletir de volta.

Embora as asas da cigarra sejam naturalmente super-hidrofóbicas, os pesquisadores conseguiram ajustar essa propriedade na superfície do dióxido de silício, alterando sua composição química, transformando-o em um material hidrofílico. Com propriedades hidrofílicas, a superfície forma facilmente ligações de hidrogênio com moléculas de água. Combinado com as propriedades anti-reflexo do material, isso tem o efeito de prevenir a formação de névoa, sugerindo aplicações potenciais para materiais óticos antiembaçantes e autolimpantes. Os pesquisadores planejam explorar esses tipos de aplicativos em trabalhos futuros.

"No futuro, nosso trabalho está voltado para a fabricação de materiais de alto índice de refração com estruturas anti-reflexas para estudar suas propriedades multifuncionais, como anti-reflexo, atividade antibacteriana, e superhidrofobicidade, "Disse Zhang.

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