Учените от Университета в Киото (Япония), съвместно с изследователи от Столичния университет в Токио и Университета „Дунхуа“ са разработили нов подобен на пяна материал, който изглежда ослепително бял, без той да съдържа нито един пигмент. Ефектът се основава на структурната белота – явление, при което цветът възниква не благодарение на оцветяващо вещество, а чрез разсейване на светлината върху микроскопични структури.
Точно така са устроени морската пяна, облаците и снегът: те изглеждат бели, защото тяхната структура ефективно разсейва видимата светлина. Същият принцип лежи в основата на прочутата гравюра на Хокусай „Голямата вълна край Канагава“ – бялата пяна на вълните и снегът на планината Фуджи там не са нарисувани с бял пигмент, а се появяват благодарение на разсейването на светлината върху влакната на традиционната хартия „васи“.
Голямата вълна край Канагава
Новият материал е предназначен да реши два проблема на съвременните покрития и опаковки. Първият е титановият диоксид (TiO₂), който осигурява белота и непрозрачност, но наскоро беше забранен в Европейския съюз като хранителна добавка поради опасения за безопасността. Вторият – групата химикали PFAS, които придават на материалите водо и мазниноотблъскващи свойства, но могат да се натрупват в околната среда и да представляват екологичен и медицински риск.
Вместо да добавят химикали, изследователите са решили да заложат на физическата структура. Полимерът първо е бил облъчен със светлина, която го е разбила на малки фрагменти, а след това е бил обработен с мек разтворител. След това материалът се е превърнал в пяна и е придобил отворена мрежа от микропори. Вътрешността на порите разсейва светлината толкова ефективно, че материалът изглежда яркобял без пигмент, а на повърхността се е образувала грапава текстура, която отблъсква водата – по аналогия с листата на лотоса.
Процесът е наречен Deep Foam Photolithography (DFP). Той работи не само с полимерни фолиа, но и с тъкани, а също така не изисква създаването на нови специални химикали – вече е демонстрирано приложението му с няколко търговски достъпни полимери. Материалът позволява постигането на изключително висока разделителна способност на печат (20 000 DPI), съчетавайки структурна белота с управление на водата без титанов диоксид и PFAS. Според изследователите този подход проправя пътя към по-леки материали и намалява зависимостта от добиваните минерални пигменти и устойчивите флуорирани съединения. Свойствата се вграждат директно във физическата структура на материала, а не се добавят по химичен път.