日本神戶大學開發(fā)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(huán)境和生物的影響很小，而且可以薄涂，有望顯著改善傳統(tǒng)涂料的重量。研究論文發(fā)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(yōu)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(yè)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(fā)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(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(fā)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(fā)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。
