许多生物基于结构颜色而不是色素形成惊人的光学显示。这种结构或光子颜色是通过光与复杂的微米/纳米结构的相互作用实现的，这些结构是由坚固、可持续的生物材料如甲壳素、角蛋白和纤维素“生长”而成的。相比之下，目前的合成结构彩色材料通常易碎、惰性，并且通过高能耗工艺生产，对其实际应用构成了重大挑战。

近日，电子科技大学Jiaxi Cui将生长概念应用于制备具有可控结构着色、图案化能力和多种机械性能的光子复合材料。

文章要点

1）这种材料体系由镶嵌在“活的”聚合物基质中的二氧化硅纳米球组成，通过在外部环境中引入“养分”，可以进行空间选择性生长。生长引起的晶格参数的扩展允许系统精确地和连续地改变其光子带隙，从而以按需方式改变颜色。更具体地说，这种生长是通过同时使用由单体、交联剂、光引发剂和催化剂组成的营养液来均匀膨胀交联聚合物基质，然后进行光诱导聚合来实现的。

2）新旧双重网络结构形成，原有的网络结构被拉长。拉伸的构象将限制进一步生长所需的更多营养液的吸收。因此，营养液中的催化剂被设计为通过诱导新旧网络之间的链交换来消除这种限制，以使基质均匀，从而允许系统进一步生长。

3）通过这种设计，可以根据需要连续改变光子带隙和系统组成，以调制材料的颜色和机械性能。由于光的时空优势，生成多色图像/图案是容易的。

参考文献

Xue, J., Yin, X., Xue, L. et al. Self-growing photonic composites with programmable colors and mechanical properties. Nat Commun 13, 7823 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-35555-0

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35555-0