結構色是一種由光與微納結構相互作用而形成的顏色,具有高亮度、高飽和度等特點,如果形成結構色的微觀結構不被破壞,那么結構色將永不褪色。通過結構色的顯色方法開發出結構顯色的纖維和面料,對降低傳統印染造成的污染具有重大意義。
近期,華東師范大學研究團隊利用一種噴涂工藝在聚酯(PET)織物的每根紗線內精確組裝膠體光子晶體(PC),制備的PC/PET織物具有飽和耐久的顏色、良好的柔軟性和高透氣性。
研究者開發了兩步噴涂工藝。PET織物可以被視為層級多孔結構,紗線之間有大裂縫,纖維有小間隙。在第一次噴灑SiO2膠體溶液時,PET織物表面迅速形成一層薄薄的液膜,然后通過毛細管力將有限體積的膠體溶液完全吸收到多孔紗線中。隨著加熱過程中溶劑的蒸發,粒子自發沉淀形成液體膠體PC,然后轉化為位于纖維之間的固體PC。在隨后的PA黏合劑噴涂中,由于相同的毛細管相互作用,PA納米顆粒也富集在SiO2顆粒填充的PET紗線表面。當樣品加熱到玻璃化轉變溫度以上后再冷卻到室溫時,PA納米顆粒熔化、固化,并包裹PC結構和PET紗線,最終生成彩色的PC/PET織物。
經驗證,該噴涂工藝可生產出結構色均勻、飽和、多樣的PC/PET織物。當光的入射角和反射角從0°變化到30°、45°和60°時,紅色PC改性織物的反射波長相應地從650 nm變化到605 nm、555nm和503nm。
耐用性測試結果表明,當織物被水洗或洗衣機洗滌時,其顏色保持不變。當對PC改性織物進行更猛烈的操作,如刷洗和超聲波處理時,其結構仍保留完好。借助掩膜,可以在該織物上輕松制作樹木、花朵和鹿的PC圖案。