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无毒且活力持久的结构色有望应用于纺织行业
2016-12-13   审核人:

许多生物都带有色素分子,这给他们的世界带来色彩,但是,有些生物则是利用结构色。一只鸟蓝羽毛的炫目,比如,是通过羽毛的纳米特性产生的显著图案和颜色实现。同样,蓝蜘蛛, 蓝宝石华丽雨林,不需要颜料来反射光波和创造美妙的光泽。尽管许多这类的结构颜色是不变的,但是许多动物、蔬菜、矿物的结构色被观察到则是彩色的,并且,颜色的转变与观察的角度有关;这对希望利用结构色的无毒,活力和持久性的设计师来说成了个难题。

最近,俄亥俄阿克伦大学、内布拉斯加林肯大学,德国卡尔斯鲁厄技术学院(KIT)、和比利时根特大学的科学家们的研究获得了成功,不论什么样的观察角度,在工程结构领域都可以显示出相同的颜色,就像蓝色鸟羽毛和蜘蛛金属色一样。这一研究发现将在大量的工业领域得到应用,包括纺织品,包装、化妆品,以及艺术等领域。

许多天然结构色的关键特征是自然形成无定形或不规则结构,产生了相同颜色,不同于工业生产的材料,而人工合成的结构通常是有规律或有模式的,因此,才比较丰富多彩。

研究人员发现,蓝蜘蛛的毛具有周期性结构,但是尽管这样,并不多彩。仔细检查发现,毛是多层的,并有一个花状结构。通过计算机建模这些结构,团队分析了反射特性,之后他们采用纳米3d打印机打印了一个真实模型,验证他们的模拟结果。照此,他们打印出一个花状纳米结构。发现,即使视角超过160度的观察这个花状纳米结构,颜色都一样的。这是迄今为止任何合成结构色最大的视角。微米到纳米范围的结构层次性,使它具有均匀的反射强度,并且防止了随着视角的不同颜色发生变化。此外,通过打印不同尺寸的“花”,该团队能够调整显示的颜色,这将使它在工业方面的应用显得特别有趣。“这可能是未来结构色取代目前在纺织业中使用的有毒颜料关键一步。”Akron's Bor-Kai Hsiung解释说。他觉得,最早的一个用途可能是在无毒染料无废料的彩色织物制造领域。

(注:出处第1材料)

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