白金龟甲虫的鳞甲具有独特的纳米结构，对光线有很强的散射作用，这使它们看起来非常亮白。
phys.org网站8月29日报道，英国谢菲尔德大学的科学家们发现，一种超白甲虫的鳞甲中或许隐藏着利用回收塑料制造亮白色环保涂料的秘密。白金龟甲虫的鳞片可能是自然界中最亮丽的白色鳞甲之一。它们的超白鳞甲源于鳞片的独特纳米结构，而与色素和染料无关。工程师们已经能够在实验室里用低成本的原料重构和改进甲虫的鳞甲结构，由此得到的产品有望替代现有白色涂料中的二氧化钛。该工作由谢菲尔德大学和Akzo Nobel公司合作完成，相关成果发布于《自然通讯-化学》杂志。
谢菲尔德大学物理与天文系的Andrew Parnell博士领导了这项研究。他说：“在自然界中，白度概念通常与泡沫状的瑞士奶酪结构有关，这种结构由紧密相连的固体网络和空气构成。然而直到现在，这些结构的形成、发展与如何演化出的光散射特性还是一个未解之谜。在了解了这类结构之后，我们就能用同样的方法以塑料为原料来重构。塑料垃圾通常会被送往焚烧厂或填埋场，但事实上它们还能发挥余热。塑料垃圾的微观结构与甲虫的鳞甲类似，可以用于制作超白涂料。用回收塑料制造环保涂料，可使涂料工业的碳足迹显著减少，并有助于解决一次性塑料的回收问题。”
研究人员在实验中发现，甲虫鳞甲的泡沫结构具有合适的空隙比例，对光散射效果有优化作用，从而展现出超白的色泽。传统的白色涂料中含有二氧化钛纳米粒子，它能强烈地散射光线。然而，每一罐涂料中近75%的碳足迹都来自二氧化钛，其使用对环境的不利影响较大。因此，使用环保材料替代二氧化钛具有极高的现实意义。
为了全面分析甲虫鳞甲的微观结构，研究人员使用了欧洲同步加速器研究中心（ESRF）的X-射线断层扫描设备。通过对鳞片的完整分析，研究人员理解并模拟了鳞甲对光线的散射机制。为了了解合成材料的形成过程，他们再次利用ESRF的设备进行了分析。谢菲尔德大学的研究人员Stephanie Burg博士说：“这项研究解答了鳞甲内部结构如何形成的问题。我们希望这些来自大自然的经验能够为环保涂料的生产提供帮助。”此外，研究人员还用散裂中子源设备对合成材料的纳米结构进行了测定。
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编译：雷鑫宇
审稿：阿淼
责编：唐林芳
期刊来源：《自然通讯-化学》
期刊编号： 2399-3669
原文链接：
https://phys.org/news/2019-08-beetle-scales-secret-sustainable-recycled.html
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