9月10日消息,日本京都大学物质-细胞综合科学研究所(iCeMS)Easan Sivaniah教授领衔、东京都立大学与中国东华大学研究人员参与的国际团队,开发出名为"深泡沫光刻"(Deep Foam Photolithography, DFP)的制造工艺,可制备不含钛白粉(TiO2)也不含PFAS、兼具结构白度与防水功能的多孔聚合物材料平台。
结构白度在自然界广泛存在:葛饰北斋《神奈川冲浪里》中浪花与富士山积雪的白色并非颜料所致,而是传统和纸暴露纤维对光的散射;海浪飞沫、云、积雪也因结构高效散射可见光而显白。团队受此启发设计工艺:先将聚合物曝光,光使其裂解为较小分子片段;再用温和溶剂处理,溶剂与片段作用使聚合物溶胀;材料在膨胀中形成开放的微孔网络——内部多孔结构高效散射光线,无需任何颜料即呈现高白度;表面则形成类似荷叶的强疏水粗糙结构,一次转换同时赋予两种功能。
该平台的现实意义在于替代两大受管制化学品:出于安全顾虑,欧盟已禁止钛白粉作为食品添加剂;PFAS则因环境持久性与健康风险在全球范围收紧。DFP不依赖开发全新特种化学品,已用多种商业化聚合物验证可行,与东华大学纺织研究者的合作还证明其可应用于织物;所得可打印材料平台分辨率达20000 DPI。东京都立大学柳下大辉副教授表示,仿生科学的关键挑战在于以现有材料的规模和成本实现受自然启发的环保材料设计,该工作正朝这一方向推进。
(来源:ScienceDaily)