傳統(tǒng)高分子自組裝納米結(jié)構(gòu)中，組裝基元通常形成各向異性的排列方式，結(jié)構(gòu)色視角問題嚴(yán)重。結(jié)構(gòu)缺陷會導(dǎo)致無序光散射強(qiáng)，結(jié)構(gòu)色純度和飽和度低，嚴(yán)重限制了此類材料的應(yīng)用前景。制備無視角依賴、高純度和高飽和度的結(jié)構(gòu)色材料一直是領(lǐng)域內(nèi)的核心挑戰(zhàn)。
近日，天津大學(xué)宋東坡教授課題組與中國石油石油化工研究院技術(shù)專家張坤玉博士等人合作，利用兩親性可降解瓶刷嵌段共聚物作為巨型表面活性劑，克服了傳統(tǒng)乳液熟化、聚并等失穩(wěn)難題，實(shí)現(xiàn)了植物油和水的復(fù)雜乳液可控自組裝，構(gòu)筑了新型多室核殼光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)(見圖1)，獲得了無視角依賴、高飽和度的紅綠藍(lán)三原色光子顏料。
圖1. 非虹彩、高飽和度植物油基高分子結(jié)構(gòu)色顏料
圖2新型結(jié)構(gòu)顯著改善結(jié)構(gòu)色純度和飽和度
圖3使用高純度RGB結(jié)構(gòu)色顏料的豐富色彩調(diào)控
此類植物油基的結(jié)構(gòu)色顏料制備簡單，易于規(guī)模化放大。此外，結(jié)合該團(tuán)隊(duì)近期報(bào)道的瓶刷嵌段共聚物連續(xù)流公斤級合成技術(shù)(Song et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202421315)，為結(jié)構(gòu)色顏料的大規(guī)模制備提供了可行方案，進(jìn)而加速其邁向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。這些安全環(huán)保結(jié)構(gòu)色顏料有望廣泛替代有毒色素，廣泛用于化妝品、日化品、涂料、環(huán)保油墨等場景。隨著全球?qū)o污染、高性能顏料需求的不斷增長，這種基于結(jié)構(gòu)色的可降解光子顏料有望成為傳統(tǒng)化學(xué)顏料的環(huán)保替代品，助力相關(guān)行業(yè)向綠色可持續(xù)方向邁進(jìn)。
碩士研究生張雨霞是該論文的第一作者，宋東坡教授為通訊作者。該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金（No. 52273214）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No.2024YFF1206200）和中國石油天然氣股份有限公司的資助。
論文信息：Bio-Based Multicompartment Photonic Pigments: Unlocking Non-Iridescent Pure RGB Structural Colors for Versatile Chromatic Engineering
Yu-Xia Zhang, Yiran Wang, Kunyu Zhang, Dezhi Liu, Rida Fatima, Yuesheng Li, Dong-Po Song*
Advanced Materials 2025, 2501303. DOI: 10.1002/adma.202501303
論文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501303
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