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Aug 06, 2023

Schmetterlinge inspirieren zum Malen ohne Pigmente

Die leuchtenden Farben der meisten Farben entstehen durch Pigmente. Aber mit der Zeit verfärben sich diese Farben

Die leuchtenden Farben der meisten Farben entstehen durch Pigmente. Doch mit der Zeit verlieren diese Farben oft ihre Farbe und einige Pigmente können bei bestimmten Anwendungen giftig sein. Jetzt haben Forscher eine Methode entwickelt, um Farben ohne den Einsatz von Pigmenten zu erzeugen, und sie basiert auf derselben Wissenschaft, die den Schmetterlingsflügeln ihre leuchtenden Farbtöne verleiht.

Die blaue Farbe in Schmetterlingsflügeln ist kein blaues Pigment, sondern Reflexionen von blauem Licht. Das gleiche ... [+] Von der Physik inspirierte Strukturfarbe. (Foto von Peter Travers/Digital Camera Magazine/Future via Getty Images)

Wenn Licht auf ein Objekt fällt, sei es von der Sonne oder von künstlichem Licht, neigt es dazu, einen Teil des Lichts zu absorbieren und den Rest zu reflektieren. Wenn das gesamte Licht absorbiert wird, sieht das Objekt schwarz aus. Wenn alles reflektiert wird, ist es weiß (oder die Farbe der ursprünglichen Lichtquelle). Aber wenn wir ein Objekt in Farbe sehen, bedeutet das oft, dass nur bestimmte Wellenlängen reflektiert wurden. Pigmente in Farben sind jeweils speziell darauf abgestimmt, nur bestimmte Wellenlängen einzufangen, und das verbleibende reflektierte Licht bestimmt die Farben, die Sie sehen. So wirken Farben, wenn Sie Ihre Wände, Kleidung, Bücher, Pflanzen oder das Fell Ihres Haustieres betrachten. Aber es gibt noch eine andere Möglichkeit, Farbe zu erzeugen.

Einige Farben in der Natur, wie zum Beispiel Schmetterlingsflügel, haben nicht nur aufgrund des Lichts, das sie absorbieren, unterschiedliche Farben, sondern vor allem, weil sie bestimmte Wellenlängen reflektieren. Anstelle von Pigmenten wird die Farbe, die Sie sehen, durch die detaillierte Anordnung reflektierender Strukturmerkmale in den Flügeln verursacht.

Inspiriert von den Schmetterlingsflügeln entwickelte die Forschungsgruppe von Debashis Chanda am NanoScience Technology Center der University of Central Florida (UCF) eine Methode zur Herstellung von Farben, die zur Erzeugung ihrer Farben auch die Lichtreflexion kleiner Strukturen nutzen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Farben auf Pigmentbasis verblassen diese Strukturfarben nicht, wenn sie zu viel Sonne ausgesetzt sind. „Normale Farben verblassen, weil Pigmente ihre Fähigkeit verlieren, Photonen zu absorbieren“, sagte Chanda gegenüber UCF. „Hier sind wir durch dieses Phänomen nicht eingeschränkt. Sobald wir etwas mit Strukturfarbe malen, sollte es Jahrhunderte lang bleiben.“

Ein weiterer Vorteil von Strukturfarbe besteht darin, dass sie leicht ist, sodass Sie nicht so viel Farbe benötigen, um eine Oberfläche zu bedecken. Außerdem absorbiert es weniger Wärme als herkömmliche Farbe, was bedeutet, dass es die Oberflächen kühler hält und dazu genutzt werden könnte, die Kosten und den Energieverbrauch der Klimaanlage im Sommer zu senken.

Um diese Vorteile jedoch in größerem Maßstab zu testen, müsste die Farbe in größeren Einrichtungen als einem universitären Forschungslabor hergestellt werden.

„Derzeit ist die Herstellung in einem akademischen Labor immer noch teuer, es sei denn, wir durchlaufen den Scale-up-Prozess.“ Chanda sagt. Der nächste Schritt für ihn besteht also darin, mehr über die einzigartigen Aspekte der Farbe zu erfahren. „Wir müssen etwas anderes wie Ungiftigkeit, Kühlwirkung und ultraleichtes Gewicht auf den Tisch bringen, was andere herkömmliche Farben nicht können.“

Dies ist nicht das erste Mal, dass Forscher Farben entwickelt haben, die auf der Physik von Schmetterlingsflügeln basieren. Lexus brachte 2017 einen ähnlichen Lacktyp auf den Markt, Lexus Structural Blue. Autoliebhabern ist jedoch aufgefallen, dass es mit diesem ungewöhnlichen Lack schwierig sein kann, auch nur den kleinsten Kratzer zu reparieren, sodass dies vielleicht ein weiterer Punkt ist, den man bei jeder neuen Art von Strukturlacken berücksichtigen sollte sowie.