宋延林、李明珠课题组利用一种透明墨水打印出全彩结构色图案

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结构色是一种由微观物理结构与自然光之间的相互作用（如散射、干涉、衍射等）所产生的颜色。与传统的化学色相比，结构色可以完全避免染料或者色素的使用，是一种更加环保和稳定的呈色方式。但是人工结构色的实现，往往需要借助先进的微纳加工技术或组装手段对纳米生色结构进行高精度调控，成本较高且工艺复杂，这在很大程度上阻碍了结构色的广泛应用。另外, 为了促进结构色的应用拓展，需要把结构色像素点制备成有序的图像，但是由于结构色的像素点是由众多周期与形貌存在差异的微纳结构组成，将这些呈色物理结构精确制备并集成为特征化的彩色图像，是一个巨大的挑战。

　　最近，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，化学所绿色印刷实验室宋延林研究员、李明珠研究员与复旦大学的石磊教授等合作，通过精准控制微小液滴的成型打印（即精确调控打印基材的浸润性与微小液滴的体积来控制打印墨滴的形貌）与深入研究全内反射光学微结构呈色的机理，发展了一种利用透明高分子墨水打印全彩结构色图像的方法。该方法突破了人们对彩色印刷的固有认知（呈现不同的颜色需要不同的墨水），仅利用一种透明的高分子聚合物墨水，便实现了全色系彩色像素点的精准制备。此外，研究人员通过对微观像素点空间位置的精确分布，还解决了结构色难以实现棕色、白色、银色等特殊色制备的难题。最后，研究者还探索了微结构形貌与颜色、灰度的对应规律，利用高精度喷墨打印实现墨滴精准成形，在不添加任何染料色素的前提下，打印出了各种形象逼真的彩色人像图案。这种方法具有普适性，可制成透明墨水的高分子材料均可以应用于这种全色系结构色图案的打印，为结构色在彩色印刷、显示、防伪、以及高灵敏传感等领域的应用提供了全新的思路。该研究成果近日发表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abh1992)上，通讯作者是宋延林研究员与李明珠研究员，第一作者是博士生李凯旋。


       文章来源：化学所
       宋延林 1989 年和1992 年于郑州大学化学系获得学士、硕士学位；1996 年于北京大学化学与分子工程学院获得博士学位，1996-1998 于清华大学化学系从事博士后研究；1998年进入中国科学院化学研究所，任副研究员、研究员。现任中国科学院绿色印刷重点实验室主任，研究员、博士生导师；北京航空航天大学、北京印刷学院兼职教授。主要从事信息功能材料、光子晶体与应用和绿色打印印刷材料与技术研究。
       李明珠,中国科学院化学研究所研究员，2008年于中国科学院化学研究所获得博士学位，进入中国科学院化学研究所工作，任助理研究员、副研究员、研究员。曾在日本北海道大学电子科学研究所、美国密歇根大学化学工程系交流学习。 在Sci. Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.，Energ. Environ. Sci., ACS Nano, Biosens. Bioelectron. 等国际化学、材料领域的国际重要期刊上发表SCI论文50余篇（IF＞5的30余篇，封面论文15篇）。承担了包括国家自然科学基金优秀青年基金、北京市青年拔尖个人项目等科研项目，入选北京市科技新星，中国科学院青年创新促进会优秀会员，获得中国科学院卢嘉锡青年人才奖，北京市科学技术一等奖等。