Nieuws Verfpigment

Chemici ontwikkelen verf die nooit aan kracht verliest – en keken daarvoor de kunst af bij pauwen, kevers en vlinders

Elke verf wordt op den duur valer, maar het kan anders, ontdekten twee Wageningse chemici. Ze keken de kunst af bij pauwen, kevers en vlinders.

Beeld Castelein, B. / KINA

Het is een aantrekkelijk vooruitzicht: nooit meer op je vrije zondag staan te wiebelen op een keukentrapje om het vervaalde tuinhek een nieuwe lik verf te geven. Twee fysische chemici uit Wageningen hebben dat toekomstscenario een stukje dichterbij gebracht: ze ontwikkelden een verfpigment dat nooit zijn kracht verliest. Dat scheelt heel wat potten verf – en daarmee tijd, geld en milieuvervuiling. Leuk detail: hoogleraar Joris Sprakel, universitair docent Thomas Kodger en postdoc Jessica Clough keken de kunst af bij pauwen, kevers en vlinders. Hun onderzoeksresultaten verschenen onlangs in Advanced Optical Materials.

Afbraak is het lot van alle door de mens gemaakte kleur – auto’s, muren, schilderijen; elke verf wordt uiteindelijk valer. Dat komt door de manier waarop kleur ontstaat. Veelkleurig zonlicht schijnt op een object, dat een deel van de kleuren absorbeert en de rest weerkaatst richting het oog. ‘Bij het absorberen ontstaan chemische processen die tot afbraak leiden’, zegt Sprakel. ‘De reden dat een kleur ontstaat, is ook de reden dat die niet eeuwig is.’

Pauwen, kevers en vlinders doen dat beter. Bij die dieren gaan de stralen die niet weerkaatst worden rechtdoor, in plaats van geabsorbeerd te worden. Zo ontstaat een zogenoemde fotonische kleur, die lang zijn intensiteit behoudt. Héél lang. Sprakel: ‘Er bestaan fossielen van insecten uit de tijd van de dinosauriërs, die nog net zo sterk gekleurd zijn als 200 miljoen jaar geleden.’

Vincent van Goghs ‘Weg met een cipres en een ster’. Beeld Collectie Kröller-Müller Museum

Deze kleurmethode was al bekend bij wetenschappers en het is al eerder gelukt om dit proces in het lab na te bootsen. Sprakel: ‘We hebben dat fundamentele onderzoek vertaald naar een schaalbaar verfpigment, met het idee: wat nou als je nooit meer iets hoeft over te schilderen?’ Een ander voordeel is dat het pigment goed werkt in verf op waterbasis. Dat type verf is sinds 2000 verplicht bij binnenschilderwerk door professionals. ‘En vanuit de overheid is er druk om bij alle verven over te stappen van terpentine op water’, zegt Sprakel. ‘Maar dat vereist een totaal andere manier van verf ontwikkelen. Traditionele pigmenten werken minder lekker in die verf en zijn bovendien vaak gemaakt van zware metalen, die toxisch kunnen zijn.’

Sprakel en Kodger bootsen de nanostructuur van de dieren na door piepkleine plastic balletjes in piramidevorm te stapelen, zoals je sinaasappels soms op de markt ziet liggen. In de gaten tussen de balletjes wordt glas gegroeid met een mild chemisch stofje. Het lijkt op waterglas – wat je in de doe-het-zelfzaak koopt om bloempotten of boten waterdicht mee te maken. Bij verhitting verdampen de balletjes en zo blijft een glazen bouwwerkje over met dezelfde nanostructuur als de dieren. De grootte van de balletjes bepaalt de kleur: de kleinste maat geeft blauw, iets groter groen en nog groter paars.

Het pauwenpigment kan qua aantal beschikbare kleuren nog niet op tegen het kleurenbombardement in de bouwmarkt, erkent Sprakel. ‘Blauw en groen zijn goed te maken, maar bij rood weerkaatst automatisch ook blauw. Dan zie je paars. We zijn gebonden aan dezelfde wetten als de natuur; je hebt geen dieren met een rode fotonische kleur. Een rode papegaai heeft bijvoorbeeld een chemische kleuring .’ Ook felle kleuren zijn nog lastig. ‘Het pigment geeft bij weerkaatsing niet alleen kleur af, maar ook wit licht. Dan krijg je pastelkleuren. Je kunt dat enigszins onderdrukken door houtskool toe te voegen.’

Om te laten zien dat het pauwenpigment werkt, maakten de onderzoekers onder andere dit mini-schilderijtje, geïnspireerd op onder andere Vincent van Goghs ‘Weg met een cipres en een ster’. Beeld WUR

Piramide

Interessante resultaten, vindt Ilja Voets, hoogleraar zelf-assemblerende zachte materialen aan de TU Eindhoven en niet betrokken bij het onderzoek. ‘Het illustreert dat fundamentele principes die al langer bekend zijn, benut kunnen worden op een praktisch toepasbare manier. Meestal kost dit proces veel meer stappen – hoe minder stappen, hoe beter schaalbaar. Ik ben wel benieuwd of ze er in slagen om ook rood schaalbaar te krijgen. Je kunt het al maken, maar nog niet op een eenvoudige manier. ’

Sprakel wil dat bereiken door er een zooitje van te maken. ‘Als je die hele nette, regelmatige piramidestapeling gebruikt, is rood maken moeilijk. Maar stapel je met balletjes van verschillende grootten – sinaasappels en meloenen – dan krijg je een rommelige structuur die rood weerkaatst en blauw niet.’ Het vergt wel nog meer onderzoek, erkent hij. ‘Het kleurenpalet dat we nu hebben is ook niet in een jaar ontstaan. Daar zit driehonderd jaar chemische industrie achter.’

Hoe lang duurt het nog voordat we pauwenverf op het tuinhek smeren? ‘Als er morgen een bedrijf aanhaakt dat wil investeren in verdere testen, kan het over twee jaar op de markt zijn’, zegt Sprakel. ‘Je hebt alleen een ketel en een oven nodig. De productie is nu duur omdat we het in het lab maken in kleine hoeveelheden. In een bestaande pigmentfabriek kan het veel goedkoper. Daar kun je ook het verdampte plastic opvangen en hergebruiken. Voor kunstenaars zou je op kleinere schaal al binnen een jaar verf kunnen produceren.’

Om te laten zien dat het pauwenpigment werkt, maakten de onderzoekers onder andere dit mini-schilderijtje, geïnspireerd op Gwen Johns ‘Meisje met een kat op schoot’. Beeld WUR
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.