可打印非虹彩輕量結構色墨水問世
科技日報北京1月30日電 （記者張佳欣）日本神戶大學開發了一種新方法，可產生永不褪色的結構色，且不受限于視角，還能被打印出來。這種材料對環境和生物的影響很小，而且可以薄涂，有望顯著改善傳統涂料的重量。研究論文發表在30日《美國化學會應用納米材料》雜志上。
當光從平行的納米結構反射時，結構色就會出現。比如蝴蝶翅膀或孔雀羽毛的顏色就來自結構色，其優點是不會隨著時間的流逝而褪色，也不會隨觀察角度改變而改變。生活中最常見的結構色例子可能是光盤：從不同角度看一張光盤，能看到不同的顏色。這種隨觀察角度改變而變化的顏色叫虹彩色。從工業角度來看，排列整齊的納米結構不容易上色或打印，并且顏色取決于視角，這使得材料呈現虹彩色。
日本神戶大學材料工程師一直在開發一種產生顏色的全新方法。在前期工作中，他們實現了精確的粒徑控制并開發了球形和晶體硅納米粒子的膠體懸浮液。這些單一的硅納米顆粒通過米氏共振現象以明亮的顏色散射光線，這使工程師們能夠開發結構色墨水。
在米氏共振中，大小與光波長相當的球形粒子對特定波長的反射特別強烈。這意味著，只需改變顆粒的大小，就可以控制顏色。
新方法產生的顏色不是由鄰近結構反射的光相互作用產生的，而是由它在單個硅納米球周圍的高效散射產生的。
研究人員表示，單層稀疏分布的硅納米粒子厚度只有100—200納米，顏色鮮艷，每平方米的重量不到0.5克。這使其成為世界上最輕薄的彩色涂層之一。
他們使用計算機模擬來探索不同情況下墨水的特性。結果表明，盡管納米球覆蓋的表面很小，但反射率很高，這是由于其具有非常大的散射效率。這意味著，著色只需極少量的硅晶體。
經過進一步的開發和完善，研究人員期待著他們的技術有更多有趣的應用。例如，飛機涂層的顏料有幾百公斤重，如果使用基于納米球的墨水，或許能夠將重量降低到原來的10%以下。
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