编者：中喷网 墨宸
日本研究人员开发出一种利用喷墨打印机制作结构色的方法，为防伪技术、半透明智能窗户和艺术开辟了新的途径。
利用不同直径和浓度的硅纳米颗粒印刷出的孔雀图案。图片来源：H. Yamana等，《先进材料》(2026) DOI：10.1002/adma.202523036
传统喷墨打印依靠墨水，墨水中含有颜料或染料，通过吸收特定波长的光并反射其余波长的光来产生颜色。
但是颜料和染料会随着时间的推移而褪色，尤其是在光照下。
结构色是由纳米结构引起的，纳米结构会干扰、衍射和散射光线。
在自然界中，它赋予菊石宝石鲜艳的色彩和虹彩，赋予吸食水果的蛾的扁平翅膀三维幻觉，并造就了蓝鲨引人注目的色彩。
结构色只有在底层结构发生物理改变时才会褪色，因此它为人造材料的着色提供了一种更稳定、更持久的方法。
2024 年，神户大学的研究团队展示了一种新型墨水，该墨水通过悬浮的硅 (Si) 晶体纳米球产生明亮的结构色，这些纳米球根据其直径（100 至 200 纳米）能够非常强烈地反射某些波长的光。
但随着墨水溶剂的干燥，纳米球往往会聚集在一起，改变它们与光的相互作用方式，从而降低整体颜色。
“我们想要开发一种结构色材料，其加工方式与传统油墨或涂料类似，”材料工程师杉本博史说道。
“我非常兴奋，因为硅纳米球的喷墨兼容悬浮液的研制终于实现了无需使用颜料或染料即可进行全彩打印。”
为了实现这一目标，杉本的团队在每个硅纳米球上涂覆了一层二氧化硅（SiO2 ）壳，作为晶体之间的透明缓冲层。
二氧化硅壳不会干扰结构色，因为光线不会在其与纳米粒子悬浮的水性丙烯酸树脂乳液的界面处发生弯曲。
研究人员证明，他们的新配方可以使用传统的喷墨打印机打印到平面PET薄膜和3D金属表面上。当打印到PET薄膜上时，图像会因光线是穿过图像还是从上方反射而呈现不同的效果。
采用结构色油墨印刷的图像对来自下方的透射光具有很高的透明度，同时能反射来自上方的光线。
采用结构色油墨印刷的图像对透射光（上图）高度透明，同时反射来自上方的光线（下图）。图片来源：H. Yamana 等，《先进材料》(2026) DOI：10.1002/adma.202523036
研究人员在《先进材料》杂志上发表的一项新研究中写道：“使用不同直径的硅纳米颗粒可以生成清晰且不对称的多色图像。”
“这种材料在低浓度下既能呈现鲜明的反射效果，又能呈现微弱的透射效果，为数字显示屏上的显性/隐性安全功能和装饰性叠加层提供了巨大的潜力。这些特性可用于防伪措施。”
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