中科院化學所發(fā)展出結(jié)構(gòu)色3D打印新策略

來源： 中科院化學研究所

三維光子晶體由于獨特的光學性質(zhì)而受到關(guān)注,，并在各個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。3D打印技術(shù)為構(gòu)建復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),，阻礙了進一步應用,。雖有報道利用非連續(xù)的3D打印實現(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器件的要求,。因此,，如何通過簡單易行的方法，快速制備具有光滑表面和明亮體積結(jié)構(gòu)色的復雜三維光子晶體結(jié)構(gòu)仍是挑戰(zhàn),。

近日,，中國科學院化學研究所綠色印刷院重點實驗室研究員宋延林、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)色打印機理及各種復雜3D光子晶體結(jié)構(gòu)和光學傳輸結(jié)構(gòu)　

該研究通過控制膠體顆粒的粒徑和打印速度,，可以精細調(diào)控組裝出的結(jié)構(gòu)色�,；�于��,，研究可快速制備出單一或多結(jié)構(gòu)色的復雜三維結(jié)構(gòu),，并打印出具有光滑內(nèi)外表面,、低光學損耗及圖案、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,，這對創(chuàng)新結(jié)構(gòu)色的制備方法以及擴展3D打印的應用具有重要意義。


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,、國家自然科學基金、中科院,、北京分子科學國家研究中心的支持,。