光子晶体涂料

新材料及其应用

光子晶体颜料/染料的颜色并不是由染料和色素成分而产生的,它的产生来源于自然光和微纳米尺度的光子结构相互作用,是一种物理生色现象,我们称之为结构色。

目前染料和色素依然是主流的着色方式,然而染料和助剂的大量使用加大了环境治理的难度。结构色不依赖染料和助剂,无污染并且不褪色,这非常符合当前绿色环保的主题，光子晶体光学效应的角度依赖性还可以为光子晶体着色带来常规染料难以实现的“虹彩效应”。

目前暂无针对此类新型材料的行业标准和国家标准等，一般参考云母珠光颜料（HG/T 3744-2004）、颜料相关标准（GB/T 3182-1995、GB/T 1706-2006等）及光子晶体结构色材料领域常用表征手段（光纤光谱仪、扫描电子显微镜等）约定质量指标和检测方法。目前本团队正在为此类新型的颜料的应用进行深入且全面的研究和尝试，该成果不仅能为行业发展指明方向，也能作为参考为行业标准和国家标准的制定提供帮助。

图1.本项目研制的不同颜色的光子晶体颜料

可应用于绿色印刷、室内外装饰、美妆等领域

近年来，随着我国环保政策趋严、原材料价格以及劳动力成本上升等因素影响，染料行业的生产成本也在急剧攀升，之前靠低成本优势扩大产能的经营模式将不再占有优势。

污染问题是近年来染料、涂料行业面临的最大发展阻力，光子晶体着色技术的发展和广泛应用能够为传统染料行业带来新的契机；对于成本控制方面，光子晶体着色技术有部分物理变化过程，传热和传质要求相对更低，有利于实验室到工厂的放大过程，前期成本更低，长期生产的人工成本也更易于控制。

而涂料方面，包括汽车涂料、建筑涂料、工业涂料、装饰涂料、船舶涂料、航空涂料等各种涂料，光子晶体着色均有巨大发展潜力，例如雷克萨斯汽车已经尝试将光子晶体结构色涂料用于汽车涂料、光子晶体涂料用于军用航空器涂层等。

光子晶体的结构色长期不褪色可以在汽车涂料、建筑涂料方面发挥独特的优势；生产污染低和可控降解性可以在装饰涂料、包装涂料方面运用，减少有色塑料、金属的污染；而光子晶体对于光的特殊响应和对特定对象的响应能力，则在工业涂料、航空涂料等方面有着巨大潜力。

图2.课题组研制的光子晶体穿戴甲

发明专利