Iriserende film fremstillet af træmassecellulose kan erstatte giftige farvestoffer

Intensivt farvede lavprisfilm fremstillet af cellulose kan bruges i stedet for giftige farvestoffer, eller for at opdage forfalskede materialer.

Lyst farvet, iriserende film, lavet af den samme træmasse, som bruges til at lave papir, potentielt kan erstatte traditionelle giftige pigmenter i tekstil- og sikkerhedsindustrien. Filmene bruger samme princip, som kan ses i nogle af de mest levende farver i naturen, resulterer i farver, der ikke falmer, selv efter et århundrede.

Nogle af de lyseste og mest farverige materialer i naturen – såsom påfuglefjer, sommerfuglevinger og opaler – får deres farve ikke fra pigmenter, men fra deres indre struktur alene.

Forskere fra University of Cambridge har genskabt en lignende struktur i laboratoriet, resulterer i farvestrålende film, som kan bruges til tekstil- eller sikkerhedsapplikationer. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Avancerede optiske materialer .

I planter som Pollia condensata, slående iriserende og metalliske farver er resultatet af cellulosefibre arrangeret i spiralstabler, som reflekterer lys ved bestemte bølgelængder.

Cellulose består af lange kæder af sukkermolekyler, og er det mest udbredte biomassemateriale i naturen. Det kan findes i cellerne i hver plante og er den vigtigste forbindelse, der giver cellevæggene deres styrke.

"Naturen er en stor inspirationskilde:vi kan bruge biokompatible, billige og rigelige materialer til fremstilling af materialer, der har anvendelse i hverdagen, " sagde Dr Silvia Vignolini fra Cambridge's Department of Chemistry, der ledede forskningen. "De materialer, vi producerer, kan bruges som erstatning for giftige farvestoffer og farvestoffer i fødevarer, men også i sikkerhedsmærkning eller kosmetik."

Forskerne brugte træmasse, det samme materiale, som bruges til at fremstille papir, som deres udgangsmateriale. Ved at manipulere strukturen af ​​cellulosen indeholdt i træmassen, forskerne var i stand til at fremstille iriserende farvefilm uden at bruge pigmenter.

For at lave filmene, forskerne udtog cellulosenanokrystaller fra træmassen. Når det er suspenderet i vand, de stavlignende nanokrystaller samles spontant i nanostrukturerede lag, der selektivt reflekterer lys af en bestemt farve. Den reflekterede farve afhænger af lagenes dimensioner. Ved at variere fugtforhold under filmfremstillingen, forskerne var i stand til at ændre den reflekterede farve og fange de forskellige faser af farvedannelsen.

"Cellulose er en velkendt, billigt materiale brugt i papir- og medicinalindustrien, og bruges også i filtre og isoleringsmaterialer, men dets potentiale er endnu ikke fuldt udnyttet, " sagde avisens hovedforfatter Dr Ahu Gumrah Dumanli, af universitetets Cavendish Laboratory. "Det er vigtigt at forstå materialerne fuldt ud, hvis vi vil bruge dem til anvendelse i optiske enheder."