基于结构色的无染料喷墨打印技术

一项革命性突破——基于结构色的无染料喷墨打印技术。

无染料喷墨打印技术,它完全摒弃了传统化学色素，仅利用一种透明墨水，通过精确控制墨滴的微观形貌来产生鲜艳、持久的全彩色图像。

核心技术原理：

结构色（物理色）

与依靠色素分子吸收特定波长光线的“化学色”不同，结构色是一种“物理色”。

其原理是：当光照射在尺寸与光波长相当的精密微纳结构上时，会发生干涉、衍射、散射等光学效应，从而反射出特定颜色的光。蝴蝶翅膀、孔雀羽毛的绚丽色彩正是源于此原理。

代表性突破：单一透明墨水全彩打印

这项技术最引人注目的进展来自中国科学院化学研究所绿色印刷实验室的宋延林研究员团队。

无色墨水：墨水仅为透明的聚合物溶液（如聚丙烯酸），不含任何染料或颜料。

墨滴精准成形：通过控制疏水基底的浸润性和墨滴体积，使喷出的墨滴形成具有特定曲率的微圆顶状结构。每个微圆顶就像一个光学透镜，其曲率和直径决定了它反射的颜色。

全彩人像打印：通过计算机模拟，将彩色图像信息解码为不同直径、不同空间位置的微圆顶阵列指令，发送给高精度喷墨打印机。

仅用这一种透明墨水，即可打印出色彩丰富、形象逼真的人像、风景等复杂图案。

这项研究于2021年发表在 《Science Advances》 期刊上，为低成本、环保的彩色印刷开辟了全新路径。

其他相关的无墨彩打技术

除了喷墨打印:

科学家们还探索了其他基于结构色的“无墨”打印方案，它们各有特点：

1.西湖大学仇旻团队的飞秒激光直写技术：

核心技术原理：

用超快激光在特殊陶瓷薄膜表面“雕刻”出纳米级氧化层，形成法布里-珀罗共振腔来显色。完全无墨水，速度极快（可达10 cm²/s），分辨率超高（最高30,000 DPI），色彩耐久性强。

2.中科院苏州纳米所赵志刚团队喷涂自组装MXene墨水技术：

核心技术原理：

喷涂单一MXene（二维金属碳/氮化物）墨水，通过控制薄膜厚度构建光学谐振腔产生结构色。单种墨水即可实时调色，色域广，适合大面积、定制化喷涂。

3.中科院深圳先进技术研究院杜学敏团队激光调控形状记忆光子技术：

核心技术原理：

晶体用激光照射智能材料，使其纳米结构发生可控形变，从而改变颜色。可实现信息的重复擦写和“复印”，在信息存储、防伪方面有潜力。

应用前景与意义

环保：彻底消除染料生产与打印过程中的化学污染和废水。

耐久：结构色不易因光照或氧化而褪色，可长期保存。

高安全防伪：颜色来源于精密结构，难以复制，是高端防伪的理想选择。

多功能集成：此类微纳结构不仅能显色，还可用于传感、显示等领域。

总结来说，“无色喷印技术”是真实且前沿的科学研究。是当前最接近实用化的路径之一。而西湖大学等的激光方案则展示了更极致的性能。这些技术共同预示着未来“绿色印刷”时代的到来。