(Phys.org)—Onderzoekers hebben zich tot cicadevleugels gewend om oppervlakken te ontwerpen met sterk antireflecterende eigenschappen, die potentiële toepassingen hebben voor zonnecellen, stealth-oppervlakken, anticondens materialen, en andere optische toepassingen.

Zoals onderzoekers Imran Zada ​​et al. aan de Shanghai Jiao Tong University in China uitleggen in een recent nummer van: Technische Natuurkunde Brieven , cicadevleugels hebben structuren op nanoschaal die ze uitzonderlijke antireflecterende eigenschappen geven, waardoor ze bijna 100% van het zichtbare licht kunnen doorlaten of absorberen. Als het om zonnecellen gaat, antireflecterende eigenschappen spelen een belangrijke rol aangezien het absorberen van meer licht leidt tot een betere algehele prestatie.

In hun krant de onderzoekers leggen uit hoe ze een siliciumdioxide-oppervlak (een goedkoop materiaal dat vaak wordt gebruikt om ramen en cameralenzen te maken) hebben gefabriceerd met hetzelfde nanogestructureerde patroon als cicadevleugels (die voornamelijk van chitine zijn gemaakt) door de vleugels als sjabloon te gebruiken. Door biologische cicadevleugels te behandelen in een oplossing die siliciumdioxide bevat, vervolgens de behandelde vleugels blootstellen aan ultrageluid met hoge intensiteit, en tenslotte de vleugels laten stollen zodat de vleugels kunnen worden gescheiden van het siliciumdioxidemateriaal, de onderzoekers waren in staat om biomorfe siliciumdioxide-oppervlakken te fabriceren met hetzelfde nanogestructureerde patroon dat de cicadevleugels hebben.

"Ons werk toont aan dat siliciumdioxide met een antireflecterende structuur direct kan worden vervaardigd uit cicadevleugels via een eenvoudige en goedkope sol-gel-ondersteunde ultrasone methode, " vertelde co-auteur Wang Zhang van de Shanghai Jiao Tong University: Phys.org . "Het materiaal vertoont hoge prestaties op het gebied van antireflectie-eigenschappen in het zichtbare golflengtebereik bij een breed scala aan invalshoeken."

Tests hebben uitgewezen dat de nieuwe oppervlakken een zeer lage reflectie hebben, slechts 0,3% van het zichtbare licht absorberen. De reflectie-eigenschappen variëren afhankelijk van de invalshoek van het licht, echter, en verhogen tot 3,3% met toenemende invalshoeken van het licht. De onderzoekers leggen uit dat de goede antireflectie-eigenschappen ontstaan ​​door het nanogestructureerde patroon van de vleugels, waarin de afmetingen van de nanostructuren kleiner zijn dan de golflengte van licht. Dit patroon creëert een continu gegradeerd brekingsindexprofiel van lucht naar het oppervlak van het materiaal, die in wezen een pad biedt voor lichtstralen om het materiaal binnen te komen en voorkomt dat ze weer naar buiten reflecteren.

Hoewel cicadevleugels van nature superhydrofoob zijn, de onderzoekers waren in staat om deze eigenschap op het siliciumdioxide-oppervlak af te stemmen door de chemische samenstelling ervan te veranderen, transformeren in een hydrofiel materiaal. Met hydrofiele eigenschappen, het oppervlak vormt gemakkelijk waterstofbruggen met watermoleculen. Gecombineerd met de antireflecterende eigenschappen van het materiaal, dit heeft tot gevolg dat mistvorming wordt voorkomen, suggereert mogelijke toepassingen voor anti-condens en zelfreinigende optische materialen. De onderzoekers zijn van plan dit soort toepassingen in toekomstig werk te onderzoeken.

"In de toekomst, ons werk is gericht op het fabriceren van materialen met een hoge brekingsindex met antireflecterende structuren om hun multifunctionele eigenschappen te bestuderen, zoals antireflectie, antibacteriële activiteit, en superhydrofobiciteit, ' zei Zhang.

© 2017 Fys.org