东部蓝知更鸟是一种特殊的鸟类。它羽毛的蓝色是独一无二的。然而，这种颜色并不是基于颜料，而是基于羽毛的特殊结构。在显微镜下观察，羽毛上有直径仅为几百纳米的通道网络。
蓝鸟的蓝色引起了苏黎世联邦理工学院前教授EricDufresne领导的软与活性材料实验室研究人员的注意。以至于他们决定在实验室复制这种材料。他们现在成功地采用了一种新方法：他们开发了一种材料，该材料具有与蓝鸟羽毛相同的结构设计，同时由于其纳米网络而提供了实际应用的潜力。
复制自然
研究人员使用可以拉伸和变形的透明硅橡胶作为起始材料。科学家们将这种橡胶放入油性溶液中，并使其在60摄氏度的烤箱中膨胀几天。然后他们将其冷却并从油性溶液中提取橡胶。
研究人员能够在显微镜下观察橡胶纳米结构在整个过程中如何变化，他们发现了与蓝鸟羽毛蓝色相似的网络结构。主要区别在于形成的通道的厚度——鸟类羽毛的厚度约为200纳米，而合成材料的厚度为800纳米。
网络形成的原理是相分离。这种现象可以在厨房用油和醋制成的沙拉酱中观察到。混合两种液体并不容易，最好通过剧烈摇动来实现。一旦摇动停止，液体就会再次分离。
然而，也可以通过加热将它们混合，然后再次冷却以将它们分离。这正是研究人员用于混合硅橡胶和油性溶液的原理。这导致橡胶内部形成了整个微观通道网络。
主要作者CarlaFernándezRico说：“我们能够控制和选择条件，以便在相分离过程中形成通道。我们已经成功地在两相再次完全融合之前停止了这一过程。”这种通道状结构与鸟类羽毛的结构非常相似。
这种新方法的优点是新材料的尺寸只有几厘米，并且保持可扩展性。“原则上你可以使用任何尺寸的橡胶塑料。但是，你还需要相应大的容器和烤箱，”费尔南德斯·里科说。
这种材料加工方法的新颖性引起了物理学界的极大兴趣。“我们有一个仅由两种成分组成的简单系统，但最终获得的结构非常复杂，并且由成分的特性控制，”费尔南德斯·里科说。“几个理论小组与我们接洽，建议使用物理模型来了解这一新过程的关键物理原理并预测其结果。”
更长的电池寿命和改进的过滤
这种新材料为技术和可持续应用提供了潜力。电池是一种可能的应用领域。电池中的离子通常通过称为电解质的液体在电极之间移动。电池随着时间的推移失去充电能力甚至最终失效的主要原因之一是离子与液体电解质发生反应，导致两个电极建立物理接触并损坏电池。
液体电解质可以被具有互连通道网络结构的固体电解质取代——例如苏黎世联邦理工学院研究人员展示的那种结构，这将避免电极之间的物理接触，同时保持通过电池的良好离子传输。
水过滤器可能是另一种应用。跨互连通道的良好传输特性和大表面积在这里是有利的。在通道状结构的情况下，表面积与体积之比是巨大的。这使得能够有效去除水中的污染物，例如细菌或其他颗粒。
朝着可持续发展方向开展研究
“然而，该产品距离上市还有很长的路要走，”费尔南德斯·里科说。“虽然橡胶材料便宜且容易获得，但油相相当昂贵。这里需要一种较便宜的材料。”
FernándezRico希望以可持续发展的方式发展她未来的研究：“许多天然聚合物，例如纤维素或甲壳素，其结构与我们工作中使用的橡胶相似。”然而，使用纤维素等天然材料比使用石油衍生的硅橡胶更环保。因此，博士后研究员希望在未来找出如何使这些材料变得更实用，以发挥其潜力。
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