中科院化學(xué)所發(fā)展出結(jié)構(gòu)色3D打印新策略

來(lái)源： 中科院化學(xué)研究所

三維光子晶體由于獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)而受到關(guān)注,，并在各個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。3D打印技術(shù)為構(gòu)建復(fù)雜的三維光子晶體結(jié)構(gòu)提供了可能,。然而,，常見的噴墨打印、直寫打印與熔融沉積方法受限于構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的自由度,、繁瑣冗長(zhǎng)的平衡著色過程以及較弱的體積結(jié)構(gòu)色性質(zhì),，阻礙了進(jìn)一步應(yīng)用。雖有報(bào)道利用非連續(xù)的3D打印實(shí)現(xiàn)三維光子晶體的快速制備,，但粗糙的表面形貌和低保真性難以滿足光學(xué)器件的要求,。因此,，如何通過簡(jiǎn)單易行的方法，快速制備具有光滑表面和明亮體積結(jié)構(gòu)色的復(fù)雜三維光子晶體結(jié)構(gòu)仍是挑戰(zhàn),。

近日,，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員宋延林、副研究員吳磊等,，利用氫鍵輔助的膠體顆粒墨水，基于連續(xù)數(shù)字光處理（DLP）3D打印技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了具有明亮結(jié)構(gòu)色的三維光子晶體結(jié)構(gòu)的制備,。氫鍵誘導(dǎo)的膠體顆粒的均勻分散及連續(xù)固化方式的協(xié)同作用，使得膠體顆粒在連續(xù)打印過程中在各個(gè)固化層內(nèi)發(fā)生限域組裝,，從而賦予三維光子晶體體積結(jié)構(gòu)色特性,。

△3D結(jié)構(gòu)色打印機(jī)理及各種復(fù)雜3D光子晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)傳輸結(jié)構(gòu)　

該研究通過控制膠體顆粒的粒徑和打印速度，可以精細(xì)調(diào)控組裝出的結(jié)構(gòu)色,�,；�于此，研究可快速制備出單一或多結(jié)構(gòu)色的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu),，并打印出具有光滑內(nèi)外表面,、低光學(xué)損耗及圖案、色彩可調(diào)控的光傳輸結(jié)構(gòu),�,？蒲腥藛T利用該方法打印的三維光子晶體結(jié)構(gòu)具有角度依賴特性、優(yōu)異的形狀保真性,、光滑的表面形貌與高精度,，這對(duì)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)色的制備方法以及擴(kuò)展3D打印的應(yīng)用具有重要意義。


相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上,。研究工作得到科技部,、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院,、北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心的支持,。