© 2024 SURF
Structurele kleuren (SK) onstaan door de interactie van licht met (op nanoschaal) geordende materialen (die zelf niet gekleurd zijn). Dit soort kleuren komen vaak voor in de natuur, zoals in vlindervleugels of pauwenveren. SK kleuren zijn intens, bleken niet en zijn niet-giftig, in tegenstelling tot klassieke pigmenten en kleurstoffen die veel gebruikt worden in allerlei producten. SK’s kunnen ook gemaakt worden van bacteriën die op geordende wijze op elkaar kruipen. Dit geeft de mogelijkheid van ‘biobased’ kleurstoffen met uitstekende eigenschappen, en daarmee een ‘groen’ alternatief voor de klassieke pigmenten en kleurstoffen. Echter, dit soort ‘bacteriële stapels’ zijn erg fragiel en moeten beschermd worden met een coating of in een matrixmateriaal. Uiteraard moeten deze coatings ook ‘groen’ zijn om een duurzaam eindproduct te geven: dwz ‘biobased’ en bij voorkeur biodegradeerbaar, net zoals de bacteriën zelf.
In het “Green Matrices” project is daarom gekeken naar dit soort coatings, als alternatieven voor een tot nu toe gebruikte epoxy coating die niet ‘groen’ is en daarnaast vergeelt. Daartoe zijn van verscheidene producenten/leveranciers (gedeeltelijk) biologische coatings getest en zijn er enkele geïdentificeerd die de SK’s inderdaad beschermden en geen last hadden van vergeling (zie een aantal voorbeelden daarvan in de onderstaande figuur). Eén daarvan wordt nu gebruikt als alternatief voor de eerder genoemde epoxy. Tijdens het onderzoek werd tevens duidelijk dat de coating belangrijk is om te zorgen dat de (weliswaar dode) bacteriën niet uitdrogen, omdat daarmee ook de kleur verloren gaat. Wel is nog een vrij dikke coating nodig. Tenslotte was een onverwachte, maar welkome, bijvangst dat sommige coatingadditieven in staat bleken de kleur van de SK’s te veranderen, waarmee het potentiëel makkelijker kan worden om een range van kleuren te maken. Dit, en het dunner maken van de coating, zal verder bestudeerd worden.
This proposal is directed at the creation of sustainable embedding and preservation methods for biomaterials, in particular those incorporating structural colours (SCs).
SCs use the interaction of light with highly ordered, nanostructured materials to generate colour. SCs are intense, angle dependent, can be polarized, non-fading and non-toxic; all characteristics with advantages over pigments. SCs can be created from bacteria, are widely found in nature and offers a route to the creation of high-performance biobased materials: i.e. ‘green’ replacements for dyes. However, naturally derived structural coloured biomaterials, particularly bacteria, require preservation or embedding – an essential step in developing durable products. The current embedding agent is an epoxy resin which is not a sustainable reagent. Indeed, there is a wider need for thermoset matrix materials and other polymers that are more environmentally friendly yet with good performance and cost.
In this proposal we will develop such matrix materials using bacterial SCs as a test case and the primary application.