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。 

图1 单一透明墨水打印全彩结构色图案 

　　    

　　绿色印刷院重点实验室 

　　2021年9月30日 

来源：中科院化学所