宋东坡开发出高反射率光子颜料

qingdan

在我们色彩缤纷的自然界中，生动的颜色往往是传统染料或结构色效果。其中结构色是由透光材料形成的有序纳米结构与可见光相互作用的结果，蝴蝶翅膀、孔雀羽毛和宝石等是生动的例子。相对于传统着色方法，结构色材料的优势就在于以下四个方面：首先，结构色看起来更加靓丽生动；其次，色彩能保持长期稳定，如宝石色可以千年不变；再者，结构色可以选低毒或无毒材料制备，可以大大减少环境污染；最后，结构色可以实现环境响应性效果，是智能光学材料。然而，制备有序结构材料特别是高反射率光学颜料并非易事。常见的是将胶体粒子或液晶材料限制在几何结构中进行自组装而制备，但在实际应用中这些材料的配方设计和可调控性方面存在很大的局限性。例如：胶体粒子组装形成的结构光散射强，色彩度不够好；而胆甾型液晶的反射率理论上只能达到50%，而且在固相中颜色很难维持。

为了解决结构色材料在实际应用中的问题，天津大学宋东坡教授与剑桥大学的Silvia Vignolini教授合作开发出了高反射率光子颜料，并实现了红绿蓝三基色的调控，蓝光反射率高达100%（如图所示）。本研究采用刷型嵌段高分子在球形微液滴中组装形成类洋葱的多层结构微球，可以选择性反射不同的色彩，即使温度达到160摄氏度时色彩也能非常稳定。与此同时，作者展示了高分子限域组装的动态过程，并利用计算机模拟揭示了光波在该类洋葱结构中的传播方式。进一步研究发现色彩对球的大小依赖度低，有利于利用乳液法大规模制备。本成果以“Hierarchical Photonic Pigments via the Confined Self-Assembly of Bottlebrush Block Copolymers”为题，发表在《ACS Nano》。

全文链接：

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsnano.8b07845