Nat. Commun.：化研所宋延林课题组发展结构色结构3D打印新策略

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Nat. Commun.：化研所宋延林课题组发展结构色结构3D打印新策略

来源：中国科学院化学研究所 2022-12-07

导读：近日，中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林研究员、吴磊副研究员等利用氢键辅助的胶体颗粒墨水，基于连续数字光处理（DLP）3D打印技术，实现了具有明亮结构色的三维光子晶体结构的制备。

三维光子晶体由于其独特的光学性质而受到广泛关注，并在各个领域展现出广阔的应用前景。3D打印技术为构建复杂的三维光子晶体结构提供了可能。然而，常见的喷墨打印、直写打印以及熔融沉积方法会受限于构造三维结构的自由度、繁琐冗长的平衡着色过程及较弱的体积结构色性质，阻碍了其广泛应用。虽然有报道利用非连续的3D打印可以实现三维光子晶体的快速制备，但其粗糙的表面形貌和低保真性难以满足光学器件的要求。因此，如何通过简单易行的方法，快速制备具有光滑表面和明亮体积结构色的复杂三维光子晶体结构仍是一个挑战。

最近，在科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、北京分子科学国家研究中心的大力支持下，化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林研究员、吴磊副研究员等利用氢键辅助的胶体颗粒墨水，基于连续数字光处理（DLP）3D打印技术，实现了具有明亮结构色的三维光子晶体结构的制备。氢键诱导的胶体颗粒的均匀分散及连续固化方式的协同作用，使得胶体颗粒在连续打印过程中在各个固化层内发生限域组装，从而赋予三维光子晶体体积结构色特性。通过控制胶体颗粒的粒径和打印速度，可以精细调控组装出的结构色。基于此，可快速制备出单一或多结构色的复杂三维结构，并打印出具有光滑内外表面、低光学损耗及图案、色彩可调控的光传输结构。利用该方法打印的三维光子晶体结构具有角度依赖特性、优异的形状保真性、光滑的表面形貌及高精度，这对于创新结构色的制备方法及扩展3D打印的应用具有重要意义。该研究成果近日发表于Nature Communications期刊上（Nat. Commun. 2022, 13, 7095），论文第一作者是博士生张虞，通讯作者是宋延林研究员和吴磊副研究员。

图1 3D结构色打印机理及各种复杂3D光子晶体结构和光学传输结构

参考资料：http://www.iccas.ac.cn/xwzx/kyjz/202212/t20221206_6566850.html

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