Branco estrutural dispensa químicos e traz outras vantagens

Branco estrutural

As cores estruturais, ou cores físicas, aquelas que não devem sua beleza aos pigmentos, como nas tintas, já representam uma tecnologia com alto nível de prontidão – já existem até cores sem tinta para uso em carros e aviões.

Mas ainda precisamos falar do branco.

Por toda a natureza, desde tecidos vegetais até ninhos de rãs, estruturas espumosas compostas principalmente de ar dispersam a luz com extraordinária eficiência, criando uma brancura intensa sem a necessidade de pigmentos. Esse fenômeno óptico, conhecido como branco estrutural, é o mesmo mecanismo que faz com que a água do mar, a neve e as nuvens pareçam brancas e brilhantes.

Na tentativa de reproduzir isto, Detao Qin e colegas das universidades de Quioto e Tóquio foram buscar inspiração nas artes japonesas, mais especificamente no quadro A Grande Onda de Kanagawa, de Hokusai, uma das obras-primas mais icônicas do Japão. O branco brilhante das ondas, da neve no Monte Fuji e das nuvens acima não contém pigmento branco; em vez disso, a brancura provém da maneira como a luz se dispersa nas fibras não impressas do próprio papel washi.

O esforço da equipe resultou na criação de materiais altamente porosos, à base de espuma, por uma técnica que resolve os grandes desafios para produzir a brancura estrutural. “Um dos principais desafios enfrentados pela ciência biomimética é a criação de projetos de materiais ecologicamente corretos, inspirados na natureza, na escala e ao custo dos materiais existentes,” disse o professor Taiki Yanagishima.

Branco e repelente à água

A equipe desenvolveu uma tecnologia que gera brancura por meio de estruturas porosas projetadas com precisão, que reproduzem o comportamento de dispersão da luz apresentada pelas espumas naturais.

A inspiração veio de superfícies naturais como folhas e pétalas de flores, e isto trouxe um benefício adicional extremamente valioso: O material branco apresenta naturalmente uma forte repelência à água.

O processo de fabricação é notavelmente simples, usando luz seguida de um tratamento com um solvente ameno. Primeiro, a luz quebra o polímero em fragmentos moleculares menores, que então interagem com o solvente, fazendo com que o material inche e forme uma estrutura aberta e porosa. Fica tudo muito fino, podendo até mesmo ser aplicado na forma de tinta.

Está pronto: Através desse único processo, o material atinge duas funções distintas: Internamente, a estrutura porosa dispersa a luz para criar uma brancura intensa sem a adição de pigmentos; na superfície, a espuma se transforma em uma estrutura extremamente rugosa, com fortes propriedades hidrorrepelentes, semelhantes às encontradas em uma folha de lótus.

Embalagens e muito mais

A tecnologia abre novas oportunidades de aplicação ao permitir a produção de materiais mais leves e reduzir a dependência de pigmentos minerais e de produtos químicos fluorados persistentes.

O setor de embalagens deverá ser o primeiro a ser beneficiado.

Hoje, embalagens, filmes e revestimentos brancos dependem fortemente do dióxido de titânio (TiO2) para proporcionar brilho e opacidade, mas preocupações com a segurança levaram recentemente a União Europeia a proibir seu uso como aditivo alimentar. Por outro lado, materiais fluorados, conhecidos como PFAS, são amplamente utilizados para conferir repelência à água e ao óleo, mas crescentes preocupações com sua persistência e potenciais impactos ambientais e na saúde estão impulsionando esforços em todo o mundo para o desenvolvimento de alternativas.

Ao gerar cor e funcionalidade superficial a partir da própria estrutura física do material, em vez de depender de pigmentos adicionados ou revestimentos químicos persistentes, a técnica oferece uma maneira fundamentalmente diferente e sustentável de projetar materiais do dia a dia, proporcionando funcionalidade por meio da estrutura, e não da química.