日本神戶(hù)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新方法，可產(chǎn)生永不褪色的結構色，且不受限于視角，還能被打印出來(lái)。這種材料對環(huán)境和生物的影響很小，而且可以薄涂，有望顯著(zhù)改善傳統涂料的重量。研究論文發(fā)表在30日《美國化學(xué)會(huì )應用納米材料》雜志上。

當光從平行的納米結構反射時(shí)，結構色就會(huì )出現。比如蝴蝶翅膀或孔雀羽毛的顏色就來(lái)自結構色，其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的流逝而褪色，也不會(huì )隨觀(guān)察角度改變而改變。生活中最常見(jiàn)的結構色例子可能是光盤(pán)：從不同角度看一張光盤(pán)，能看到不同的顏色。這種隨觀(guān)察角度改變而變化的顏色叫虹彩色。從工業(yè)角度來(lái)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(hù)大學(xué)材料工程師一直在開(kāi)發(fā)一種產(chǎn)生顏色的全新方法。在前期工作中，他們實(shí)現了精確的粒徑控制并開(kāi)發(fā)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(guò)米氏共振現象以明亮的顏色散射光線(xiàn)，這使工程師們能夠開(kāi)發(fā)結構色墨水。

在米氏共振中，大小與光波長(cháng)相當的球形粒子對特定波長(cháng)的反射特別強烈。這意味著(zhù)，只需改變顆粒的大小，就可以控制顏色。

新方法產(chǎn)生的顏色不是由鄰近結構反射的光相互作用產(chǎn)生的，而是由它在單個(gè)硅納米球周?chē)母咝⑸洚a(chǎn)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(lái)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(zhù)，著(zhù)色只需極少量的硅晶體。

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和完善，研究人員期待著(zhù)他們的技術(shù)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(lái)的10%以下。