结构色是一种环保且安稳的呈色办法，在新式显现、信息加密、色度传感、防伪标签等范畴具有广泛的运用远景。打印技能是完成结构色快速图画化、发挥结构色功用的重要途径。
本文回忆了2021年结构色打印范畴的研讨热门和代表性作用，包含通明墨水的全彩结构色打印、胶体光子晶体的高功用结构色打印、介质资料的高分辩结构色打印和呼应性资料的动态结构色打印等。
结构色又称物理色，是由微观物理结构与自然光之间的相互作用所产生的色彩，是一种愈加环保和安稳的呈色办法。
近些年，结构色在许多前沿范畴，如新式显现、环保涂层、色度传感、防伪标签等方面，都展示出了重要的研讨价值与运用远景。
而运用打印的办法对结构色进行规划与调控，完成结构色的快速图画化，是赋予结构色功用、开展高功用结构色运用的要害。
2021年，本研讨组根据对液滴堆积描摹的准确操控与微结构呈色机制的深入研讨，经过准确操控打印墨滴的微观描摹，开展了一种运用通明高分子墨水打印全彩结构色图画的办法。
这种色彩的产生源于微标准凹形光学界面对白光的调制，是一种由全内反射和干与导致的新式呈色机制，对光学界面的改动极端活络。
研讨人员经过将这种呈色原理与高精度打印技能结合，把通明的聚合物墨滴准确打印成了能够调控全内反射的光学微结构，不同标准的微结构能够对不同波长的光进行挑选性地干与增强，然后反射特定波段的色彩。
研讨人员制备了一系列不同浸润性的基材来调控聚合物墨滴打印堆积后的微结构形状，并运用计算机程序准确规划每个位点墨滴堆积的数目以操控打印位点的标准，然后完成了对聚合物微结构曲率以及标准的精准打印。
在疏水基材上准确打印了不同皮升量级的墨滴，制备了一系列曲率相同但标准不同的微标准光学界面，然后获得了与光学模拟计算相对应的全色像素点。
此外，经过对像素点空间方位的精准散布，完成了微观的全色系打印；一起提醒了微结构描摹与色彩、灰度的对应规则，不需增加任何染料色素，便打印出了各种五颜六色人像图画。
这种办法具有普适性，本钱低价，合适工业化出产，而且从不同面调查，能够表现出特有的五颜六色和通明的Janus“双面神”特性，为结构色打印在五颜六色印刷、新式显现、高精度防伪以及高活络传感等范畴的运用供给了全新的思路。
当光子晶体的带隙坐落可见光区域时，特定频率的光会被外表反射，呈现出该波段特有的色彩。
本研讨组开展了一系列打印胶体颗粒墨水、结构结构色图画的办法，制备了结构可控、禁带可调、强度高、严密堆积的光子晶体微球，极大推进了光子晶体的运用。
Gianneschi研讨组经过化学合成制备出了在可见光谱范围内具有高折射率和强光吸收的黑色素胶体纳米颗粒，并将其运用于喷墨打印，制备出了无裂纹的球冠形光子晶体。
这种光子晶体结构色不只色彩饱和度较高、没有视点依赖性，还具有杰出的生物相容性、耐光和耐化学漂白等特性，是制备结构色的抱负资料。
Kim团队经过改善胶体颗粒墨水，打印出了兼具高亮度和饱和度的光子晶体结构色图画。
运用这种墨水，所规划的图画能够被直接打印在各种基材上；经过操控墨水的黏度，胶体颗粒微观摆放办法也能够得到调控，然后操控胶体结构色的虹彩特性。
这种打印的结构色图画还具有很强的机械安稳性，能够进行外表搬运、折纸折叠或弹性拉伸，为胶体光子晶体结构色的运用供给了保证。
经过操控物质资料的纳米结构，无墨式结构色打印能够完成分辩率高达127000 dpi的五颜六色打印，在防伪加密、数据存储、高密度显现等范畴都有潜在的运用。
近年来，研讨人员广泛研讨了根据金属和高折射率介质微纳结构的高分辩结构色打印。
与金属结构色比较，高折射率介质纳米结构具有更长的持久性和更高的可调谐性，而且硅纳米结构能够选用半导体加工技能来制作，因而根据全介质硅渠道的结构色引起了特别的重视。
为了提高硅基结构色的功用，肖淑敏团队提出了一种运用折射率匹配层来按捺基底的反射、缩小硅超外表反射光谱半峰宽的办法，能够大幅提高硅超外表结构色的饱和度和艳丽程度，促使其在空间分辩率、可制作性、反射率、半高宽和CIE色域面积5个色彩要害功用参数上完成了打破。
2021年，史丽娜团队开展了一种在绝缘硅渠道上构建反射型明场结构色的战略。
这种打印结构色的办法具有衍射极限的空间分辩率和高亮度的明场结构色，而且没有视点依赖性，一起与半导体加工集成工艺兼容，有望促进全硅结构色在纳米五颜六色印刷、微型显现器和微成像中的运用。
Liu等还报告了一种运用飞秒激光脉冲打印高分辩可擦除重写结构色图画的办法。
这种办法的完成是根据三硫化锑（Sb2S3）的相变，当它的形状从晶态转变为非晶态时，光学折射率能够呈现出很大的改动。
经过调控飞秒激光脉冲的均匀激光功率，能够操控硫化物晶态结构的构成，而经过热退火处理，晶态结构又能够康复到无定形状况，因为折射率产生了改动，干与的色彩会随资料结构状况的改动而不断改动，然后完成结构色图画的重复擦除和循环打印。
这种高精度可重写的五颜六色打印办法在高分辩率五颜六色显现和光学加密范畴具有潜在运用价值。
因为能够将外界弱小的影响转化为可视化的光学信号，因而呼应性资料的结构色打印在动态显现、光学防伪、信息加密及可视化传感等范畴具有广泛的运用。
薄膜结构具有相对简易的制备工艺和高兼容的集成特性，而根据不同资料的多层薄膜结构，因为薄膜之间的干与，能够显现出丰厚的色彩改动。
Yan等提出了一种可调控的动态薄膜结构，能够完成在电场调控下的可逆结构色打印。
根据这个动态薄膜的规划，研讨人员运用原子力显微镜，以导电原子探针作为印刷图画的“笔”进行高精度结构色图画的打印。
经过导电原子探针的扫描，在一个薄膜样品上，能够写出高精度的五颜六色图画，为新式显现器材研讨供给了新思路。
他们研制了一种具有形状回忆效应的聚合物墨水，结合双光子聚合打印，完成了形状回忆聚合物300 nm标准的打印分辩率。
当在高温条件下对该结构施加压力时，光子结构会产生形变，色彩消失，完成“隐身”作用。在室温下开释压力时，形变结构无法康复，“隐身作用”得以坚持。直到从头对结构进行加热，光子结构得以康复，色彩才干再现。
经过操控打印参数如激光功率、扫描速度及结构的高度，可完成不同的结构色以及结构色图画的编程操控。
结构色是代替传统染料化学色的重要选项，具有环境友好、色彩明媚、动态可调等许多长处。
现在，结构色打印从基础研讨到工业运用还面对本钱昂扬、制备杂乱、机械安稳性缺乏以及色彩功用欠安等问题。
在环境保护日益受到重视的今日，更应加大研制力度，推进结构色研讨和运用的开展。
作者简介：李凯旋，中国科学院化学研讨所绿色印刷要点实验室、中国科学院大学，博士研讨生，研讨方向为高精度结构色打印及运用；宋延林（通讯作者），中国科学院化学研讨所绿色印刷要点实验室、中国科学院大学，研讨员，研讨方向为绿色印刷及功用器材。
论文全文宣布于《科技导报》2022年第1期，原标题为《2021年结构色打印研讨热门回眸》，本文有删减，欢迎订阅检查。
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