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Nat. Commun.：化研所宋延林課題組發(fā)展結(jié)構(gòu)色結(jié)構(gòu)3D打印新策略
來源：中國科學(xué)院化學(xué)研究所 2022-12-07
導(dǎo)讀：近日，中國科學(xué)院化學(xué)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(xù)數(shù)字光處理（DLP）3D打印技術(shù)，實現(xiàn)了具有明亮結(jié)構(gòu)色的三維光子晶體結(jié)構(gòu)的制備。
三維光子晶體由于其獨特的光學(xué)性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注，并在各個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。3D打印技術(shù)為構(gòu)建復(fù)雜的三維光子晶體結(jié)構(gòu)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(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的自由度、繁瑣冗長的平衡著色過程及較弱的體積結(jié)構(gòu)色性質(zhì)，阻礙了其廣泛應(yīng)用。雖然有報道利用非連續(xù)的3D打印可以實現(xiàn)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(xué)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(jié)構(gòu)色的復(fù)雜三維光子晶體結(jié)構(gòu)仍是一個挑戰(zhàn)。最近，在科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院、北京分子科學(xué)國家研究中心的大力支持下，化學(xué)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(xù)數(shù)字光處理（DLP）3D打印技術(shù)，實現(xiàn)了具有明亮結(jié)構(gòu)色的三維光子晶體結(jié)構(gòu)的制備。氫鍵誘導(dǎo)的膠體顆粒的均勻分散及連續(xù)固化方式的協(xié)同作用，使得膠體顆粒在連續(xù)打印過程中在各個固化層內(nèi)發(fā)生限域組裝，從而賦予三維光子晶體體積結(jié)構(gòu)色特性。通過控制膠體顆粒的粒徑和打印速度，可以精細調(diào)控組裝出的結(jié)構(gòu)色。基于此，可快速制備出單一或多結(jié)構(gòu)色的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，并打印出具有光滑內(nèi)外表面、低光學(xué)損耗及圖案、色彩可調(diào)控的光傳輸結(jié)構(gòu)。利用該方法打印的三維光子晶體結(jié)構(gòu)具有角度依賴特性、優(yōu)異的形狀保真性、光滑的表面形貌及高精度，這對于創(chuàng)新結(jié)構(gòu)色的制備方法及擴展3D打印的應(yīng)用具有重要意義。該研究成果近日發(fā)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。圖1 3D結(jié)構(gòu)色打印機理及各種復(fù)雜3D光子晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)傳輸結(jié)構(gòu)
參考資料：http://www.iccas.ac.cn/xwzx/kyjz/202212/t20221206_6566850.html
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