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Nat. Commun.：化研所宋延林課題組發展結構色結構3D打印新策略

來源：中國科學院化學研究所      2022-12-07
導讀：近日，中國科學院化學研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林研究員、吳磊副研究員等利用氫鍵輔助的膠體顆粒墨水，基于連續數字光處理（DLP）3D打印技術，實現了具有明亮結構色的三維光子晶體結構的制備。
三維光子晶體由于其獨特的光學性質而受到廣泛關注，并在各個領域展現出廣闊的應用前景。3D打印技術為構建復雜的三維光子晶體結構提供了可能。然而，常見的噴墨打印、直寫打印以及熔融沉積方法會受限于構造三維結構的自由度、繁瑣冗長的平衡著色過程及較弱的體積結構色性質，阻礙了其廣泛應用。雖然有報道利用非連續的3D打印可以實現三維光子晶體的快速制備，但其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構色的復雜三維光子晶體結構仍是一個挑戰。

最近，在科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、北京分子科學國家研究中心的大力支持下，化學研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林研究員、吳磊副研究員等利用氫鍵輔助的膠體顆粒墨水，基于連續數字光處理（DLP）3D打印技術，實現了具有明亮結構色的三維光子晶體結構的制備。氫鍵誘導的膠體顆粒的均勻分散及連續固化方式的協同作用，使得膠體顆粒在連續打印過程中在各個固化層內發生限域組裝，從而賦予三維光子晶體體積結構色特性。通過控制膠體顆粒的粒徑和打印速度，可以精細調控組裝出的結構色?；诖?，可快速制備出單一或多結構色的復雜三維結構，并打印出具有光滑內外表面、低光學損耗及圖案、色彩可調控的光傳輸結構。利用該方法打印的三維光子晶體結構具有角度依賴特性、優異的形狀保真性、光滑的表面形貌及高精度，這對于創新結構色的制備方法及擴展3D打印的應用具有重要意義。該研究成果近日發表于Nature Communications期刊上（Nat. Commun. 2022, 13, 7095），論文第一作者是博士生張虞，通訊作者是宋延林研究員和吳磊副研究員。
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圖1 3D結構色打印機理及各種復雜3D光子晶體結構和光學傳輸結構

參考資料：http://www.iccas.ac.cn/xwzx/kyjz/202212/t20221206_6566850.html

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