在纺织服装与印刷行业,色彩一直是灵魂所在。然而,百余年来,我们获取色彩的方式几乎都依赖于化学染料和颜料。从生产到印染,巨量的废水排放和难以解决的褪色问题,如同达摩克利斯之剑,悬在每一个从业者头上。
如今,一场源自基础科学领域的革命正在悄然改变这一切。“无染料喷墨打印技术” 的出现,或将彻底颠覆传统印染逻辑,开启一个仅用“清水”便能绘制万千色彩的绿色印刷时代。
告别“化学色”,师法自然的“物理色”
这项技术的核心,在于它完全摒弃了传统化学色素。研究人员巧妙地将目光投向了自然界的调色盘——蝴蝶翅膀为何斑斓?孔雀羽毛为何炫目?这一切并非来自色素,而是源于精密的微观物理结构。
当光线照射在尺寸与光波长相当的微纳结构(如脊状纹路、微小凹坑或圆顶)上时,会发生复杂的干涉、衍射和散射。这种由物理结构产生的颜色,被称为 “结构色”或“物理色” 。它不依赖任何染料分子,仅靠“雕刻”物体表面的微观形貌来“制造”颜色。
中科院领衔:一滴透明墨水的“七十二变”
在这一前沿领域,中国科研团队走在了世界前列。最具代表性的突破来自中国科学院化学研究所绿色印刷实验室的宋延林研究员团队 。
该团队的创新堪称精妙:
他们使用的“墨水”,仅仅是不含任何染料或颜料的透明聚合物溶液(如聚丙烯酸)。通过计算机精确模拟,他们将彩色图像的信息解码为指令,控制高精度喷墨打印机喷头,在具有特殊浸润性的疏水基底上打印。
关键在于,通过精准控制墨滴的体积和基底的浸润性,每一滴落下的透明溶液都会自发形成一个具有特定曲率的微圆顶状结构。这个微小的透明圆顶,瞬间变成了一个 “光学透镜” 。其曲率和直径决定了它对不同波长光线的反射能力,从而呈现出从红到蓝的完整色谱。仅仅通过调控这个“小透镜”的物理尺寸,就能实现全彩成像 。
这项在2021年发表于《Science Advances》期刊上的研究,已经能够打印出色彩丰富、形象逼真的人像与风景图案,为低成本、零污染的环保印刷开辟了一条全新的路径 。
深度分析:群雄并起,通往“无墨”的多条赛道
如果说中科院团队的“透明墨水喷印”是当前最具产业化潜力的“稳健派”,那么在通往结构色打印的赛道上,还有几股力量正在展示极致性能的“未来派”。
通过对近期国内外研究成果的梳理,我们可以看到这场技术革命的多元路径:
1. 极致精细的“雕刻师”:飞秒激光直写
西湖大学...
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