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研究透视 | 复旦大学:千米级胶体光子晶体结构色薄膜, Scienc

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  • 发布时间: 2026-09-04

自然界中复杂功能来源于简单基元的有序组装。受较高能垒与组装调控手段的限制,在常温快速条件下,将胶体聚集体转化为工业级规模的光子晶体,仍然充满挑战。

近日,复旦大学高分子科学系博士后李华腾为论文的第一作者,复旦大学高分子科学系汪长春教授和剑桥大学Oren A. Scherman教授合作在Scienc上发文,利用普通单体作为介导介质,降低组装能垒,调控常温剪切诱导的有序化过程,整个过程仅需数秒。

该制造技术,适配卷对卷生产工艺,可原位加工得到力学性能可调的胶体光子晶体薄膜。借助超分子基质,可制备厚度 15μm 的高稳定性薄膜,最大长度 4000m、宽度 1.3m,生产速度可达 25m/min。

该光子晶体薄膜,兼具鲜亮的结构色、高透明度(>90%)、优异力学强度以及快速自修复能力,为规模化制备高品质胶体光子材料提供可行方案。

Monomer-biased manufacture of industrial-scale colloidal photonic films

基于单体偏置的工业规模胶体光子薄膜制备

图1 单体导向的胶体组装过程及其机制概述

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图2 在室温下进行的高通量胶体工程操作,用于制备工业级 3D 光子晶体薄膜

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图3 工业级 3D CPC 结构色薄膜的机械性能

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图4胶体结构色薄膜的应用案例
编辑语:有序胶体结构的自组装,可以制备光子结构色材料,但实现大规模制备一直十分困难。该项研究报道了一种单体介导的创新策略,可实现胶体光子晶体薄膜的工业化快速制备。引入低分子量功能单体能够改变体系自由能图景与组装路径,让胶体颗粒在无模板、常温环境下,依靠剪切作用快速完成有序排列。研究证实,胶体聚集体,可在常温无模板条件下,于10 秒内完成从无序到有序的转变,制备出长度最高可达 4000 米的光子晶体薄膜。
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