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现有光子晶体结构色织物存在颜色均匀性差、饱和度不足等问题。研究人员以 KIO?为氧化剂制备聚咖啡酸（PCA）微球，通过调控其粒径在棉、丝绸、聚酯等白色织物上实现鲜艳结构色，还可通过混合不同粒径微球获得混合结构色，WPU 提升了稳定性，为结构色织物提供新策略。
研究背景与意义
在自然界中，蝴蝶翅膀的绚丽、孔雀羽毛的斑斓、花朵花瓣的多彩，这些令人惊叹的色彩并非源于化学色素，而是来自于光与材料内部周期性微纳结构相互作用产生的结构色，其通过光的干涉、衍射和散射等物理过程呈现。受此启发，人工构建光子晶体（Photonic Crystals, PC）成为制备结构色材料的重要手段，在光学显示、防伪和纺织材料等领域展现出广阔应用前景。
目前，通过微球自组装构建仿生光子晶体是常用方法，研究者们致力于开发全光谱结构色。然而，现有技术存在诸多挑战：一方面，传统方法需精准控制不同尺寸微球来产生特定颜色，工艺复杂；另一方面，结构色织物常因光散射导致颜色浅淡，虽引入炭黑、石墨烯等吸光材料可提升饱和度，但它们在组装溶液中分散性差，易造成颜色不均匀。因此，开发兼具高效吸光能力与均匀分散性的新型微球，成为突破结构色织物性能瓶颈的关键。
为解决上述问题，中国研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Dyes and Pigments》。该研究通过创新微球设计与制备工艺，为高饱和、均匀结构色织物的制备提供了新路径，有望推动纺织行业向绿色、智能着色方向发展。
主要关键技术方法
- 氧化聚合制备 PCA 微球：选用 KIO?作为氧化剂，引发咖啡酸（Caffeic Acid, CA）快速氧化聚合，通过调控反应条件，获得形貌规则、粒径均匀且颜色深暗的聚咖啡酸（Polycaffeic Acid, PCA）微球。
- 重力沉积构建光子晶体：将不同粒径的 PCA 微球通过重力沉积法固定在棉、丝绸、聚酯等白色织物表面，形成周期性排列的光子晶体结构，通过粒径调控实现颜色变化。
- 混合微球拓展色域：将两种不同粒径的 PCA 微球按不同比例混合沉积，通过调整比例获得混合结构色，拓宽颜色范围。
- WPU 增强稳定性：引入水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane, WPU）作为粘结剂，提升 PCA 光子晶体在织物表面的附着力，增强耐洗和耐磨性能。
研究结果
1. PCA 微球的制备与表征
通过对比 APS、FeCl?、KMnO?和 KIO?等氧化体系对 CA 聚合的影响，发现 KIO?体系能高效引发 CA 聚合，生成粒径均匀（约 [具体粒径需原文补充]）、球形规整且颜色深暗的 PCA 微球。这种深暗特性使其能有效吸收非相干散射光，为高饱和结构色奠定基础。
2. 白色织物上的结构色构建
利用重力沉积法将不同粒径的 PCA 微球组装到白色织物表面，成功制备出鲜艳的结构色织物。研究表明，粒径大小直接决定反射光波长，通过调控粒径（如 [举例粒径范围]），可在可见光谱范围内获得红、绿、蓝等单一结构色，颜色饱和度显著高于传统方法。
3. 混合结构色的拓展
将两种不同粒径的 PCA 微球（如粒径 A 和粒径 B）按不同比例（如 1:1、2:1、1:2）混合后沉积，通过光的叠加效应产生混合结构色，如粉色、紫色等。结果显示，当比例为 [最佳比例需原文补充] 时，混合色饱和度最高，且颜色可通过比例精确调控，有效拓展了结构色色域。
4. 织物性能优化
引入 WPU 后，PCA 光子晶体与织物表面的粘结力显著增强。经耐洗（如 [洗涤次数需原文补充] 次）和耐磨（如 [摩擦次数需原文补充] 次）测试，颜色保持率达 [具体数值需原文补充]%，表明该方法制备的结构色织物具有良好的实用稳定性。
研究结论与意义
本研究成功开发了一种基于 PCA 微球的高饱和结构色织物制备方法。通过 KIO?引发的氧化聚合反应，获得了兼具吸光能力与均匀分散性的 PCA 微球，利用重力沉积和混合微球技术，在白色织物上实现了鲜艳、可调的结构色，且通过 WPU 提升了织物耐用性。
该研究的创新点在于：①突破传统依赖黑色添加剂的吸光模式，通过单一成分微球实现高饱和颜色；②无需复杂设备，通过简单粒径调控和混合比例设计即可拓展色域；③适用于多种织物基材，具有广泛的适用性。
研究成果不仅为光子晶体结构色提供了新型微球构建单元，还为纺织行业提供了一种环境友好、色彩丰富的新型着色技术，有望在高端纺织品、智能穿戴和防伪领域发挥重要作用。未来，进一步优化微球制备效率与织物兼容性，可推动该技术向工业化应用迈进。
