光子晶體涂料

新材料及其應用

光子晶體顏料/染料的顏色并不是由染料和色素成分而產生的,它的產生來源于自然光和微納米尺度的光子結構相互作用,是一種物理生色現象,我們稱之為結構色。

目前染料和色素依然是主流的著色方式,然而染料和助劑的大量使用加大了環境治理的難度。結構色不依賴染料和助劑,無污染并且不褪色,這非常符合當前綠色環保的主題，光子晶體光學效應的角度依賴性還可以為光子晶體著色帶來常規染料難以實現的“虹彩效應”。

目前暫無針對此類新型材料的行業標準和國家標準等，一般參考云母珠光顏料（HG/T 3744-2004）、顏料相關標準（GB/T 3182-1995、GB/T 1706-2006等）及光子晶體結構色材料領域常用表征手段（光纖光譜儀、掃描電子顯微鏡等）約定質量指標和檢測方法。目前本團隊正在為此類新型的顏料的應用進行深入且全面的研究和嘗試，該成果不僅能為行業發展指明方向，也能作為參考為行業標準和國家標準的制定提供幫助。

圖1.本項目研制的不同顏色的光子晶體顏料

可應用于綠色印刷、室內外裝飾、美妝等領域

近年來，隨著我國環保政策趨嚴、原材料價格以及勞動力成本上升等因素影響，染料行業的生產成本也在急劇攀升，之前靠低成本優勢擴大產能的經營模式將不再占有優勢。

污染問題是近年來染料、涂料行業面臨的最大發展阻力，光子晶體著色技術的發展和廣泛應用能夠為傳統染料行業帶來新的契機；對于成本控制方面，光子晶體著色技術有部分物理變化過程，傳熱和傳質要求相對更低，有利于實驗室到工廠的放大過程，前期成本更低，長期生產的人工成本也更易于控制。

而涂料方面，包括汽車涂料、建筑涂料、工業涂料、裝飾涂料、船舶涂料、航空涂料等各種涂料，光子晶體著色均有巨大發展潛力，例如雷克薩斯汽車已經嘗試將光子晶體結構色涂料用于汽車涂料、光子晶體涂料用于軍用航空器涂層等。

光子晶體的結構色長期不褪色可以在汽車涂料、建筑涂料方面發揮獨特的優勢；生產污染低和可控降解性可以在裝飾涂料、包裝涂料方面運用，減少有色塑料、金屬的污染；而光子晶體對于光的特殊響應和對特定對象的響應能力，則在工業涂料、航空涂料等方面有著巨大潛力。

圖2.課題組研制的光子晶體穿戴甲

發明專利