結構色是一種由微觀物理結構與自然光之間的相互作用（如散射、干涉、衍射等）所產生的顏色。與傳統的化學色相比，結構色可以完全避免染料或色素的使用，是更加環保和穩定的呈色方式。然而，人工結構色的實現，需要借助先進的微納加工技術或組裝手段對納米生色結構進行高精度調控，成本較高且工藝復雜，較大程度上阻礙了結構色的廣泛應用。此外，為了促進結構色的應用拓展，需要將結構色像素點制備成有序的圖像，但結構色的像素點是由眾多周期與形貌存在差異的微納結構組成，將這些呈色物理結構精確制備并集成為特征化的彩色圖像，頗具挑戰性。
中國科學院化學研究所綠色印刷實驗室研究員宋延林、李明珠，與復旦大學教授石磊等合作，精準控制微小液滴的成型打印（即精確調控打印基材的浸潤性與微小液滴的體積來控制打印墨滴的形貌）與剖析全內反射光學微結構呈色的機理，發展出一種利用透明高分子墨水打印全彩結構色圖像的方法。該方法突破了關于彩色印刷的認知（呈現不同的顏色需要不同的墨水），僅利用一種透明的高分子聚合物墨水，便實現了全色系彩色像素點的精準制備。此外，研究憑借對微觀像素點空間位置的精確分布，解決了結構色難以實現棕色、白色、銀色等特殊色制備的難題。科研人員探索了微結構形貌與顏色、灰度的對應規律，利用高精度噴墨打印實現墨滴精準成形，在不添加任何染料色素的前提下，打印出各種形象逼真的彩色人像圖案。這種方法具有普適性，可制成透明墨水的高分子材料均可應用于這種全色系結構色圖案的打印，為結構色在彩色印刷、顯示、防偽及高靈敏傳感等領域的應用提供了全新的思路。
近日，相關研究成果發表在Science Advances（DOI：10.1126/sciadv.abh1992）上。研究工作得到國家自然科學基金、科技部和中科院的支持。
單一透明墨水打印全彩結構色圖案
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