中科院化學(xué)所《Science》子刊：利用透明墨水打印出全彩結(jié)構(gòu)色圖案

來源：材料學(xué)網(wǎng)

結(jié)構(gòu)色是一種由微觀物理結(jié)構(gòu)與自然光之間的相互作用（如散射、干涉、衍射等）所產(chǎn)生的顏色。與傳統(tǒng)的化學(xué)色相比，結(jié)構(gòu)色可以完全避免染料或色素的使用，是更加環(huán)保和穩(wěn)定的呈色方式。然而，人工結(jié)構(gòu)色的實現(xiàn)，需要借助先進的微納加工技術(shù)或組裝手段對納米生色結(jié)構(gòu)進行高精度調(diào)控，成本較高且工藝復(fù)雜，較大程度上阻礙了結(jié)構(gòu)色的廣泛應(yīng)用。此外，為了促進結(jié)構(gòu)色的應(yīng)用拓展，需要將結(jié)構(gòu)色像素點制備成有序的圖像，但結(jié)構(gòu)色的像素點是由眾多周期與形貌存在差異的微納結(jié)構(gòu)組成，將這些呈色物理結(jié)構(gòu)精確制備并集成為特征化的彩色圖像，頗具挑戰(zhàn)性。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷實驗室研究員宋延林、李明珠，與復(fù)旦大學(xué)教授石磊等合作，精準控制微小液滴的成型打印（即精確調(diào)控打印基材的浸潤性與微小液滴的體積來控制打印墨滴的形貌）與剖析全內(nèi)反射光學(xué)微結(jié)構(gòu)呈色的機理，發(fā)展出一種利用透明高分子墨水打印全彩結(jié)構(gòu)色圖像的方法。該方法突破了關(guān)于彩色印刷的認知（呈現(xiàn)不同的顏色需要不同的墨水），僅利用一種透明的高分子聚合物墨水，便實現(xiàn)了全色系彩色像素點的精準制備。此外，研究憑借對微觀像素點空間位置的精確分布，解決了結(jié)構(gòu)色難以實現(xiàn)棕色、白色、銀色等特殊色制備的難題。

科研人員探索了微結(jié)構(gòu)形貌與顏色、灰度的對應(yīng)規(guī)律，利用高精度噴墨打印實現(xiàn)墨滴精準成形，在不添加任何染料色素的前提下，打印出各種形象逼真的彩色人像圖案。這種方法具有普適性，可制成透明墨水的高分子材料均可應(yīng)用于這種全色系結(jié)構(gòu)色圖案的打印，為結(jié)構(gòu)色在彩色印刷、顯示、防偽及高靈敏傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了全新的思路。

近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Science Advances（DOI：10.1126/sciadv.abh1992）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部和中科院的支持。

單一透明墨水打印全彩結(jié)構(gòu)色圖案