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全介質的微納米彩色印刷術

來源: X-MOL 2017-08-18 11:21:33

二氧化鈦作為生活中一種常見狀態為白色粉末狀的氧化物，具有無毒、高亮度和白度的性質，被認為是世界上性能最好的白色顏料，廣泛應用于印刷、化妝品等工業領域。近日，哈爾濱工業大學的肖淑敏（點擊查看介紹）團隊將二氧化鈦材料進行微納加工，人工創建了一種新型廣色域、高分辨率的彩色印刷技術。

印刷術是中國古代的四大發明之一，而彩色打印更是極大地豐富了人們的日常生活。結構彩色印刷采用微納米結構產生顏色，近年來取得了廣泛的關注。不同于傳統的彩色印刷技術，結構彩色印刷技術不需要使用染料或者油墨，結構顏色的產生僅僅依賴光與結構的相互作用，并且在分辨率、色度、化學穩定性和環保等方面都有著巨大優勢。目前結構印刷主要基于等離子體金屬材料以及半導體硅材料，在可見光波段對光有著極大損耗的制約因素，由此導致其強度弱、對比度低等一系列問題，目前報道的結構印刷設計很難做到可見光范圍內高效、高飽和度的彩色打印，限制了其在高質量彩色印刷中的應用。

哈爾濱工業大學團隊開發的基于二氧化鈦的微納米彩色打印技術很好地彌補了上述缺憾。在過去的幾年中，高質量的二氧化鈦薄膜已經能夠通過原子層沉積技術和電子束蒸鍍技術獲得，在可見光波段具有較高的折射率和幾乎為零的損耗。在之前的報道中，制備二氧化鈦結構通常依賴于原子層沉積和反應離子束刻蝕技術，該方案通常需要很長的制備時間，不利于應用的推廣。而哈爾濱工業大學團隊采用一套更簡單的手段實現了二氧化鈦結構的制備，通過電子束曝光和蒸鍍過程成功制備出二氧化鈦的周期陣列結構，通過合理設計結構的尺寸，結構單元所支持的光譜響應有效地壓縮，能夠在特定光譜位置實現高反射（~70%）、窄帶寬（~30 nm）的響應，而在可見光波段的其他位置，該結構表現出極低的反射。此外，該結構還具有角度和偏振不敏感的特性，能夠在大角度和不同偏振光照射下保持光譜響應位置幾乎不變。這樣的光譜響應所表現出來的顏色具有高亮度和廣色域的特征。

該結構優異的光譜性能使其可以應用于高分辨率（16000 dpi）和廣色域的常規彩色打印和顯示。此外，該技術將在表面修飾、數字顯示、分子檢測、光學加密設備和穩定的光信息存儲等領域具有實際意義。

納米科技

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