上海交大新發(fā)明，凝膠一秒變彩虹，染色竟不用色素

哈嘍，大家好，今天小墨這篇評(píng)論，主要來(lái)分析上海交大光子凝膠黑科技，無(wú)色素也能秒變彩虹。

不用一滴色素，擠在紙上輕輕一拍，白色凝膠瞬間就能綻放出絢爛彩虹。這種只在科幻片里見(jiàn)過(guò)的場(chǎng)景，如今被上海交大的研究團(tuán)隊(duì)變成了現(xiàn)實(shí)。

這款神奇的光子凝膠，不僅操作簡(jiǎn)單到像擠牙膏，變色速度更是快到以秒計(jì)算。它的出現(xiàn)，不僅顛覆了我們對(duì)染色的傳統(tǒng)認(rèn)知，更給環(huán)保材料領(lǐng)域帶來(lái)了全新可能。

我們平時(shí)接觸的顏色，大多是色素色。比如紅色顏料之所以顯紅色，是因?yàn)樗樟似渌伾墓猓环瓷浼t色光。這種靠色素呈現(xiàn)的顏色，不僅容易褪色，部分顏料還可能含有有害物質(zhì)。

而上海交大光子凝膠呈現(xiàn)的顏色，是完全不同的**結(jié)構(gòu)色**。這種顏色就藏在自然界里，蝴蝶翅膀的斑斕，孔雀羽毛的華麗，還有肥皂泡上的七彩光暈，都是結(jié)構(gòu)色的功勞。

簡(jiǎn)單說(shuō)，結(jié)構(gòu)色本身沒(méi)有色素，全靠材料表面微小的規(guī)則結(jié)構(gòu)反射特定顏色的光。我們可以把這些結(jié)構(gòu)想象成無(wú)數(shù)個(gè)頭發(fā)絲千分之一大小的微型鏡子，它們整齊排列時(shí)，會(huì)讓某種顏色的光統(tǒng)一反射出來(lái)，其他顏色的光則被抵消。

結(jié)構(gòu)色最大的優(yōu)勢(shì)就是不褪色、更環(huán)保，而且色彩比色素色更鮮艷透亮。不過(guò)在過(guò)去，大面積制造高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)色材料難度極大，要么耗時(shí)漫長(zhǎng)，要么成本高到難以承受，根本沒(méi)法走進(jìn)日常生活。

上海交大團(tuán)隊(duì)之所以能攻克這個(gè)難題，關(guān)鍵就在于這款特殊的光子凝膠。它的配方其實(shí)特別簡(jiǎn)單，而且材料都是常見(jiàn)又安全的東西。

首先要準(zhǔn)備直徑約200納米的微小塑料球或玻璃球，這個(gè)尺寸比細(xì)菌還要小得多。然后把這些小球均勻混合到黏稠的膠水里，甘油、蜂蜜都行，甚至從甘蔗中提取的麥芽糖漿也可以用。這些材料安全到甚至可以食用，完全不用擔(dān)心環(huán)保問(wèn)題。

平時(shí)這些小球在膠水里是亂糟糟擠在一起的，所以凝膠看起來(lái)就是一團(tuán)白色膏狀物。但只要給它一個(gè)快速的剪切力，比如輕輕一彎、用手指一劃，或者拿著涂有凝膠的紙片抖一下，就能瞬間變出彩虹色。

這就像洗牌一樣，雜亂的小球在快速剪切下迅速排好隊(duì)，形成整齊的面心立方晶體。傳統(tǒng)方法讓小球排列需要上千次緩慢剪切，或者等好幾天自然沉淀。而這款光子凝膠通過(guò)調(diào)節(jié)膠水黏度和小球濃度，讓小球處于隨時(shí)待命的狀態(tài)。

只需0.05到0.5秒的快速剪切動(dòng)作，小球就能在膠水幫助下找到自己的位置，瞬間反射出鮮艷顏色。值得一提的是，中科院大連化物所近期也研發(fā)出類似的光子水凝膠，能在紅色和藍(lán)色之間切換，浸泡5分鐘就能恢復(fù)活性，進(jìn)一步證明了這類材料的應(yīng)用潛力。

這種變色過(guò)程并不是隨機(jī)的，而是可以精準(zhǔn)操控的，主要靠三個(gè)關(guān)鍵控制器。膠水黏度要適中，太稀或太稠都不行，甘油這樣的膠水就是最佳選擇。

小球濃度也有最佳比例，既能讓它們相互“交流”，又有足夠空間在剪切時(shí)換位。剪切力大小不同效果也不一樣，小力度能長(zhǎng)出色彩極純的超大晶體，大力度則能讓材料更快全部變色。

目前這款材料的應(yīng)用前景已經(jīng)非常清晰。在智能交互領(lǐng)域，把它做成薄膜貼在手機(jī)或智能手表腕帶上，通過(guò)彎曲或觸摸就能顯示簡(jiǎn)單圖案，實(shí)現(xiàn)無(wú)屏幕交互。

在綠色印刷和涂料領(lǐng)域，它的優(yōu)勢(shì)更明顯。基于水和甘油的配方非常環(huán)保，用卷對(duì)卷印刷機(jī)就能印在紙張或塑料薄膜上。

有涂料研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，這類環(huán)保材料未來(lái)可用于建筑外墻涂層，既美觀又能減少傳統(tǒng)涂料的污染問(wèn)題。

另外，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究也顯示，光子凝膠對(duì)濕度、溫度等敏感，未來(lái)或許能用于食品加工廠的干燥度指示，這些都讓我們看到了結(jié)構(gòu)色材料的廣闊前景。