Geri Dönüştürülmüş Plastiklerden Sürdürülebilir Boya Üretmenin Sırrı Böceklerde mi Gizli?
Fotoğraf: İki cyphochilus böceği fotoğrafı.
Sheffield Üniversitesi’nden bilim adamları, geri dönüştürülmüş plastik atıklar kullanarak sürdürülebilir parlak-beyaz boya üretmenin anahtarının, ultra-beyaz böcek pullarının yapısında saklı olabileceğini keşfettiler.
Cyphochilus böceklerinin pulları, doğadaki en parlak beyazlardan birisidir ve sahip oldukları ultra beyaz görünüm, pigment ve boya kullanımının aksine küçük pullarındaki nano-yapılar tarafından oluşmaktadır.
Uzmanlar şu anda, laboratuvar ortamında, beyaz boyadaki titanyum dioksidin sürdürülebilir bir alternatifi olarak kullanılabilecek bir yöntem vasıtasıyla düşük maliyetli malzemeler kullanarak bu yapıyı yeniden üretmeyi ve geliştirmeyi başardılar.
Sheffield Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nden araştırmayı yürüten Dr. Andrew Parnell, ‘’Doğal dünyada, beyazlık genellikle sağlam birbirine bağlı bir ağ örgüsünden yapılmış İsviçre peyniri benzeri köpüklü bir yapı ve havadan oluşur. Şimdiye dek, bu yapıların nasıl oluştuğu ve geliştiği ve bu yapıların ışık saçılımı özelliklerini nasıl geliştirdikleri gizemini korumuştur.’’ diyerek açıklamada bulundu.
‘’ Bu tür yapıları anlayarak, plastikleri alıp benzer şekilde yapılandırmayı başardık. En iyi şekilde, normalde yakılacak ya da katı atık sahasına gönderilecek olan plastik atıkları değerlendirebilir ve onları tıpkı böcek pullarına benzer şekilde yapılandırabiliriz ve daha sonra onları birinci sınıf beyaz boya üretmek için kullanabiliriz. Bu durum, çok daha düşük karbon ayak izi ile boyaların yapımına olanak sağlayacak ve tek kullanımlık plastiklerin geri dönüşümünde karşılaşılan zorlukların çözümüne yardımcı olacak.’’
Elde edilen bulgular, böceklerin pullarının köpüğe benzer yapısının, ultra beyaz renklenme yaratarak ışığın saçılmasını optimize eden boşlukların doğru oranına sahip olduğunu göstermektedir.
Bilinen beyaz boya, ışığı çok kuvvetli bir şekilde saçan titanyum dioksit nano-parçacıkları içerir. Fakat üretilen her bir boya kutusunun karbon ayak izinin yüzde 75’ine katkıda bulunduğunda dolayı titanyum dioksit kullanımı çevreye zararlıdır.
Araştırmacılar, küçük bir böceğin pullarını ölçmek için bilgisayarlı tomografi (BT- taraması) ile benzer ama daha küçük ölçekli X-ışını tomografisi adı verilen bir teknik kulandılar. Bilim adamları, Fransa, Grenoble’deki Avrupa Senkrotron Radyasyon Tesisindeki (European Synchrotron Radiation Facility- ESRF) ID16B cihazının X-ışını görüntüleme olanaklarını kullandılar.
ESRF’deki yoğun X-ışını kaynağı, bütün bozulmamış ölçeklerin ölçülebilmesi anlamına geliyordu; bu, onları anlamak ve ışığı nasıl saçtıklarını modellemek için oldukça önemliydi. Araştırmacılar, sentetik malzemelerin nasıl oluştuğunu takip edebilmek amacıyla tabaka kuruduktan ve yapılandırıldıktan sonra oluşum mekanizmasını saptamak için tekrar ESRF’yi kullandılar.
Sheffield Üniversitesi’nden doktora araştırmacısı Dr. Stephanie Burg, ‘’ Bu araştırma, bu pulların içindeki yapının aslında nasıl oluştuğuna dair uzun zamandır devam eden soruları yanıtlamaktadır ve umuyorum ki bu doğadan gelen dersler boya için sürdürülebilir üretimin geleceğini şekillendirmeye yardımcı olacak.’’ diyerek açıklamada bulundu.
Ayrıca araştırma ekibi, ürettikleri sentetik beyazların nano-yapısını ölçen ISIS Spallation Neutron Source’daki Larmor cihazını kullandılar. Bu, Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi’nin (Science and Technologies Facilities Council) bir parçası olan Oxfordshire’daki Rutherford Appleton Laboratuvarı’ndaydı.
Bu çalışma, Dulux boya üreticilerinden AkzoNobel boya firması ile işbirliği içerisinde yürütüldü. Makele, ‘’ Liquid-liquid phase separation morphologies in ultra-white beetle scales and synthetic equivalent’’ başlığı ile 29 Ağustos 2019 tarihinde Nature Communications Chemistry dergisinde yayımlandı.
Kaynak: phys.org
