结构彩色墨水可打印非虹彩且重量轻

一种创造颜色的新方法利用特定波长的光在微小、几乎完美圆形的硅晶体周围的散射。神户大学的这项开发能够实现不褪色的结构颜色，不依赖于视角，并且可以打印。该材料对环境和生物影响较小，并且可以涂得极薄，与传统涂料相比，有望显着减轻重量。

当特定波长的光被反射时，物体就会呈现颜色。对于传统颜料，这种情况是通过分子从白光中吸收其他颜色而发生的，但随着时间的推移，这种相互作用会使分子降解并且颜色褪色。

另一方面，当光从以适当距离分开的平行纳米结构反射时，通常会出现结构色，这样只有某些波长的光才能幸存，而其他波长的光则被抵消，只反射我们看到的颜色。

这种现象可以在蝴蝶的翅膀或孔雀的羽毛中看到，并且具有颜色不会褪色的优点。但从工业角度来看，整齐排列的纳米结构不容易被绘画或印刷，而且颜色取决于视角，使材料呈现彩虹色。

神户大学材料工程师FujiiMinoru和SugimotoHiroshi一直在开发一种全新的颜色生产方法。

他们解释说：“在2020年以来的前期工作中，我们率先实现了精确的粒径控制，并开发了球形和晶体硅纳米颗粒的胶体悬浮液。这些单个硅纳米颗粒通过‘米氏共振’现象以明亮的颜色散射光，使我们能够开发结构彩色墨水。”

通过米氏共振，尺寸与光波长相当的球形颗粒对特定波长的反射特别强烈。这意味着主要从悬浮液返回的颜色可以简单地通过改变颗粒的尺寸来控制。

这是因为颜色不是像“传统”结构色那样由相邻结构反射的光相互作用产生的，而是通过其在单个纳米球周围的高效散射产生的。Sugimoto解释了另一个优点，“厚度仅为100-200纳米的单层稀疏分布的硅纳米颗粒显示出鲜艳的颜色，但每平方米的重量不到半克。这使得我们的硅纳米球成为业界最浅的彩色涂层之一。世界。”

神户大学团队使用计算模拟来探索墨水在不同情况下的特性，例如通过改变颗粒的大小和颗粒之间的距离，然后通过实验证实了他们的结果。他们发现，与直觉相反，当单个颗粒分离而不是紧密堆积时，反射率最高。

作者解释说：“尽管纳米球对表面的覆盖很小，但这种高反射率是由于非常大的散射效率。需要非常少量的硅晶体来着色，这在作为彩色颜料的应用中是一个优势。”

经过进一步的开发和完善，他们期待其技术的有趣应用。Sugimoto解释道：“我们可以将其应用于飞机的涂层等。飞机上的颜料和涂层的重量为数百公斤。如果我们使用基于纳米球的墨水，我们也许能够减少重量减少到不到10%。”