Forskere opdager metode til at replikere naturens evne til at reflektere lys for at udvikle innovative materialer

Forskere fra University of Surrey har udviklet en innovativ ny teknik til at efterligne en af ​​naturens største præstationer - naturlig strukturel farve.

Efter en grundig undersøgelse for at forklare fysikken bag fotonisk båndgab i strukturerede fotoniske materialer, en ny metode er blevet udtænkt til at karakterisere de interne strukturer af naturlige materialer og replikere deres interaktion med lys ved hjælp af 3D-tryk af keramik. Den indre struktur af materialer og deres lokal-selv-ensartethed dikterer deres evne til at diffundere absorbering, reflektere og transmittere lys.

I løbet af denne undersøgelse fandt forskerne et direkte forhold mellem ensartetheden af ​​den interne struktur (ved bølgelængdeskalaer) og dens evne til at blokere visse bølgelængder i naturlige materialer. Bevæbnet med denne viden udviklede forskere en ny matematisk metrik for at måle, hvilke fotoniske strukturer der bedst styrer lysets formering, hvilket muliggør design af nye materialer med forskellige funktionaliteter afhængigt af behov.

Test af teorien, forskere udviklede den første nogensinde amorfe gyroid (triamond) struktur med båndgab, som ligner den strukturering, der findes i nogle sommerfuglvinger, via en 3D-keramisk printer. På samme måde som strukturer, der findes i naturen, kan disse strukturer reflektere og absorbere lys, lyd- og hedebølgelængder, der fører vejen til frembringelsen af ​​varmeafvisende vinduesfilm og maling for at forbedre energieffektiviteten af ​​bygninger og køretøjer.

Hovedforfatter Dr Marian Florescu fra University of Surrey sagde:"Det er virkelig forbløffende, at det, vi troede var et kunstigt design, naturligt kunne være til stede i naturen.

"Denne opdagelse vil påvirke, hvordan vi fremover designer materialer til at manipulere deres interaktion med lys, varme og lyd. "

Denne undersøgelse er i dag blevet offentliggjort i Naturkommunikation .