文爱 聊天 多材料高精度4D打印多彩结构色

中大新闻网讯（通信员郭双壮）结构色是区别于传统化学色的一种全新的着色形貌，其旨趣是由微不雅物理结构与当然光之间的互相作用（如散射、过问、衍射等）所产生的颜色。结构色材料的色调不依赖于其因素的化学性情，因此具有更宽的原材料领受规模，在踏实性、安全性、耐用性及环保性等方面均优于依靠染料与心计的传统染色形貌。3D打印技巧的发展为结构色的加工制造提供了全新的想路。但是，现在用于结构色材料的3D打印步伐存在打印要求或设置要求严格、清寒对加工精度的系统适度、打印颓势多和可膨大性有限等诸多问题文爱 聊天，甘休了结构色材料的哄骗出路。

近期，中山大学材料科学与工程学院郭双壮副发挥团队制备了具有光敏活性的可打印结构色墨水，勾通推行室自建的高精度多材料直写打印系统，凯旋杀青了多彩结构色的溶剂蒸发墨水直写打印（Solvent cast-direct ink writing，SC-DIW）。该打印计谋能在大规模内杀青对打印别离率的精确适度与复杂图案的高精度打印，并梗概生动地与多种可打印功能材料体系集成。基于此，该团队转换性地将结构色材料集成至仿渴望器东谈主的制造中，在传统磁控柔性机器东谈主名义打印结构色涂层，制备了一系列具有仿生结构色外不雅及无拘谨变形本事的多维度仿生蝴蝶，展现了这种结构色材料3D打印计谋在仿渴望器东谈主过甚他需要先进名义着色形貌的系统中的哄骗出路。

图1 胆甾相液晶弹性体的溶剂蒸发墨水直写打印历程

该课题组以向列相液晶RM 267、手性掺杂剂LC 756和扩链剂EDDET为原料通过迈克尔加成反应制备了具有光敏活性的胆甾相液晶弹性体低聚物，并添加二氯甲烷算作稀释剂制备了可打印墨水。通过琢磨墨水直写打印历程中打印速率、打印压力及针头直径对打印墨水细丝直径的影响，构建数学关连，杀青了在大规模内(52.54~436.27 μm)对打印别离率的高度适度。直写打印历程中，在墨水通过针尖挤出历程所受到的剪切力及打印后溶剂各向异性蒸发的共同作用下，液晶分子自拼装造成螺旋有序结构（图1），使墨水细丝弘扬出绚烂的结构色，进一步经光照固化之后颜色不错永恒保存。

图2 高精度多彩结构色图案的打印

基于对别离率和颜色的邃密适度，不错杀青对复杂策动图案的高规复度打印。针对不同图案的尺寸特色选取顺应的别离率，则可杀青对吞并图案的缩放式打印。此外，多材料墨水直写3D打印系统对多墨水打印技巧的复古使不同颜色的墨水能在一个打印历程中轮番打印，杀青彩色图案的快速制造(图2)。

图3 仿生蝴蝶机器东谈主的策动、打印及通顺景象像片

除了多色打印，多墨水打印技巧还使结构色材料与多功能材料的集成式打印成为可能。该课题组将结构色材料打印的纵容图案算作仿生上层引入至仿渴望器东谈主中，一款式打印了基于多层结构的仿生柔性机器东谈主。该仿渴望器东谈主以磁反应弹性体为致动层，师法蝴蝶的无拘谨通顺本事；并以胆甾相液晶弹性体为名义仿生着色层，师法蝴蝶的结构色外不雅。如图3所示，一款式墨水直写打印的仿生蝴蝶领有和蔼而传神的外形，而在外加磁场作用下可生动地“扑动”翅膀，有极高的仿生度，体现了这种打印计谋在新一代仿渴望器东谈主过甚他更多可打印系统中的哄骗后劲。此外，打印的结构色液晶弹性体还具有热反应性，加热即可发生定向形变，呈现出4D打印效用。将来可在仿渴望器东谈主、信息存储、柔性传感和信号检测方面取得哄骗。

该项商榷以“3D-Printed Biomimetic Structural Colors”为题发表在期刊Small上。著作的第一作家是中山大学材料科学与工程学院2020级硕士商榷生毕燃，郭双壮副发挥为通信作家。

论文衔接：https://doi.org/10.1002/smll.202306646文爱 聊天