結(jié)構(gòu)色是一種由光與微納結(jié)構(gòu)相互作用而形成的顏色，具有高亮度、高飽和度等特點(diǎn)，如果形成結(jié)構(gòu)色的微觀結(jié)構(gòu)不被破壞，那么結(jié)構(gòu)色將永不褪色。通過(guò)結(jié)構(gòu)色的顯色方法開(kāi)發(fā)出結(jié)構(gòu)顯色的纖維和面料，對(duì)降低傳統(tǒng)印染造成的污染具有重大意義。

近期，華東師范大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用一種噴涂工藝在聚酯（PET）織物的每根紗線內(nèi)精確組裝膠體光子晶體（PC），制備的PC/PET織物具有飽和耐久的顏色、良好的柔軟性和高透氣性。

研究者開(kāi)發(fā)了兩步噴涂工藝。PET織物可以被視為層級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，紗線之間有大裂縫，纖維有小間隙。在第一次噴灑SiO₂膠體溶液時(shí)，PET織物表面迅速形成一層薄薄的液膜，然后通過(guò)毛細(xì)管力將有限體積的膠體溶液完全吸收到多孔紗線中。隨著加熱過(guò)程中溶劑的蒸發(fā)，粒子自發(fā)沉淀形成液體膠體PC，然后轉(zhuǎn)化為位于纖維之間的固體PC。在隨后的PA黏合劑噴涂中，由于相同的毛細(xì)管相互作用，PA納米顆粒也富集在SiO₂顆粒填充的PET紗線表面。當(dāng)樣品加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上后再冷卻到室溫時(shí)，PA納米顆粒熔化、固化，并包裹PC結(jié)構(gòu)和PET紗線，最終生成彩色的PC/PET織物。

經(jīng)驗(yàn)證，該噴涂工藝可生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)色均勻、飽和、多樣的PC/PET織物。當(dāng)光的入射角和反射角從0°變化到30°、45°和60°時(shí)，紅色PC改性織物的反射波長(zhǎng)相應(yīng)地從650 nm變化到605 nm、555nm和503nm。

耐用性測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)織物被水洗或洗衣機(jī)洗滌時(shí)，其顏色保持不變。當(dāng)對(duì)PC改性織物進(jìn)行更猛烈的操作，如刷洗和超聲波處理時(shí)，其結(jié)構(gòu)仍保留完好。借助掩膜，可以在該織物上輕松制作樹(shù)木、花朵和鹿的PC圖案。

相關(guān)研究以“Precise Assembly of Highly Crystalline Colloidal Photonic Crystals inside the Polyester Yarns: A Spray Coating Synthesis for Breathable and Durable Fabrics with Saturated Structural Colors”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。