韓朋帥 魯鵬 劉國金 柴麗琴 須秋潔 周嵐 邵建中

摘要： 近年來，在紡織品上構(gòu)建結(jié)構(gòu)色來實現(xiàn)其著色的研究炙手可熱。與傳統(tǒng)的染料和顏料所產(chǎn)生的化學(xué)色不同，結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生無須依靠色素著色劑，具有高明亮度、高飽和度、永不褪色等特征，是一種生態(tài)環(huán)保的著色方式。文章系統(tǒng)介紹了結(jié)構(gòu)色產(chǎn)生的方式及其基本原理，對紡織品上結(jié)構(gòu)色的制備方法進(jìn)行了闡述，并探討了結(jié)構(gòu)生色紡織品的應(yīng)用進(jìn)展，最后分析了紡織品上的結(jié)構(gòu)生色在應(yīng)用過程中可能存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)。這些工作為實現(xiàn)紡織品上結(jié)構(gòu)生色的實際應(yīng)用提供了策略支撐。

關(guān)鍵詞： 紡織品;著色;組裝;結(jié)構(gòu)生色;生態(tài)環(huán)保

Abstract： In recent years， the research of structural coloration on textiles has been widely studied. Different from the chemical colors produced by traditional pigments or dyes， the generation of structural colors has no need to rely on colorants. Generally， structural colors present the characteristics of high brightness， high saturation and never fading， which is considered to be an ecological coloration method. In this paper， the generation methods and basic principles of structural coloration have been systematically introduced， the preparation methods of structural colors on textiles have been described in detail， and the application progress of textiles with structural colors has been discussed. Finally， the possible problems and challenges in the application of structural coloration on textiles have been deeply analyzed. These works have provided strategic support for the practical application of structural coloration on textiles.

Key words： textiles; coloration; assembly; structural coloration; ecological

根據(jù)來源和產(chǎn)生機理，顏色可大致分為化學(xué)色和結(jié)構(gòu)色兩類?；瘜W(xué)色主要借助化學(xué)著色劑作用（染料、色素分子、顏料等）實現(xiàn)發(fā)色，生色機理涉及電子在分子軌道間的躍遷。結(jié)構(gòu)色的來源則與其自身微觀結(jié)構(gòu)，與光線產(chǎn)生衍射、干涉、散射及反射等作用有關(guān)。自然界中蝴蝶的翅膀[1]、孔雀的羽毛[2]、肥皂泡[3]及天然歐泊（opal）蛋白石[4]等所產(chǎn)生的顏色都屬于結(jié)構(gòu)色。這些顏色大多具有光澤，若其觀察視角發(fā)生改變，觀察到的顏色也會隨之變化，具有高亮度、高飽和度、永不褪色和虹彩等特性[5-7]。

顏色是反映紡織品品質(zhì)的重要屬性。幾百年來，通過施加染料、顏料等物質(zhì)獲得化學(xué)色一直是實現(xiàn)紡織品著色的主要方法。然而，傳統(tǒng)染料和顏料著色卻存在水資源消耗量大、廢水難處理、顏色經(jīng)長時間氧化后易褪去等缺點。隨著一些新型環(huán)保的紡織品著色技術(shù)不斷產(chǎn)生，紡織品上的結(jié)構(gòu)生色引起了紡織染整研究者的密切關(guān)注。若能在紡織品上有效地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)生色，不僅可以獲得艷麗多彩的生色效果，在局部位置還可以起到畫龍點睛的作用，極大提升紡織品的色彩質(zhì)量。此外，結(jié)構(gòu)生色紡織品不僅可以具有艷麗的顏色，在一定條件下，還可以獲得抗菌、保濕、抗紫外甚至光-熱、光-電等轉(zhuǎn)換功能[8-10]。

本文以紡織品上的結(jié)構(gòu)色作為主要關(guān)注對象，系統(tǒng)闡述其相關(guān)生色理論、制備技術(shù)及存在的問題，概括了近年來紡織品上結(jié)構(gòu)生色的研究及應(yīng)用進(jìn)展，并對未來紡織品上結(jié)構(gòu)生色的發(fā)展做出展望。

1 基于薄膜干涉的紡織品結(jié)構(gòu)生色

1.1 基于薄膜干涉的紡織品結(jié)構(gòu)生色基本原理

光的干涉是形成結(jié)構(gòu)色的主要方式之一，是指兩列相干波在滿足一定條件時會相遇疊加，某些點在疊加區(qū)域中的振動始終加強（相長干涉），另一部分點的振動則始終減弱（相消干涉），即在干涉區(qū)域內(nèi)振動強度存在穩(wěn)定的強弱空間分布[11-12]。薄膜干涉是指由薄膜（如透明液體、固體或兩塊玻璃所夾的氣體薄層）產(chǎn)生的干涉。日本科學(xué)家Kinoshita等[13]詳細(xì)介紹了單層薄膜對光的干涉原理，如圖1所示。因薄膜本身的折射率不同于空氣折射率，光到達(dá)薄膜時會經(jīng)歷反射和折射的過程。一定的光程差（p）總是存在于從薄膜上表面出來的一次反射光（R1）和經(jīng)過下表面反射再經(jīng)上表面折射出的光（R2）之間。當(dāng)滿足特定條件時，光R1和R2之間會發(fā)生相長干涉（最亮條件）和相消干涉（最暗條件），進(jìn)而產(chǎn)生亮和暗的變化，呈現(xiàn)五顏六色的彩色條紋。

1.2 薄膜干涉結(jié)構(gòu)生色紡織品的制備方法

1.2.1 靜電自組裝

靜電自組裝法[16]是指將基底材料交替并反復(fù)浸漬于兩種含相反電荷的稀溶液中，借助相反電荷組分之間的靜電吸引作用力制備薄膜，如圖3所示。利用這種方法可以在基材表面將不同組分進(jìn)行有序組裝，形成納米級的聚合物薄膜[17]。

隨著靜電自組裝技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，其研究主體由最初發(fā)現(xiàn)的聚電解質(zhì)逐漸向金屬膠體粒子、生物大分子、無機納米粒子等方面擴展，現(xiàn)甚至已有研究者利用該技術(shù)制備出了各種體系的復(fù)合薄膜。目前，用于制備各體系復(fù)合薄膜的無機納米粒子有很多種，例如SiO2、TiO2和ZnO等。劉曉艷等[18]采用靜電自組裝技術(shù)分別將TiO2、SiO2納米粒子與陰離子聚電解質(zhì)PSS、陽離子聚電解質(zhì)PDDA在PET膜和織物上進(jìn)行組裝，制備出聚合物與無機膠體粒子體系構(gòu)成的復(fù)合薄膜，并進(jìn)一步模擬蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)，在織物材料表面實現(xiàn)絢麗多彩的顏色變化。張云等[19]依照薄膜干涉生色原理，采用靜電自組裝的方法，將具有負(fù)電性的納米SiO2粒子和具有正電性的高分子化合物聚乙烯亞胺（PEI）在蠶絲織物上進(jìn)行交替自組裝，構(gòu)建出厚度可控的納米SiO2/PEI薄膜，制備出色彩豐富的薄膜干涉生色蠶絲織物，如圖4所示。除蠶絲織物外，莊廣清[20]對滌綸織物進(jìn)行表面改性，之后嘗試在滌綸織物表面構(gòu)建TiO2/PEI結(jié)構(gòu)色薄膜，所得結(jié)構(gòu)色亦較為鮮艷。

由于靜電自組裝鍍膜方法是通過靜電力在分子層面上進(jìn)行的，使用這種方法構(gòu)建結(jié)構(gòu)色的優(yōu)點是工藝比較簡單，得到的薄膜面積較大且致密，分布均勻，膜層之間及膜層與織物之間的附著力較強，薄膜的牢固性較好。缺點在于進(jìn)行靜電自組裝前要先對織物進(jìn)行一定程度的預(yù)處理，比如使其表面帶有電荷，以便滿足接下來膜層的組裝。同時，在組裝過程中，要嚴(yán)格控制每個周期組裝過程中薄膜的厚度，而且目前要想保證在織物上進(jìn)行靜電自組裝，體系中兩種物質(zhì)一般至少要有一種是聚合物，所以限制了其在結(jié)構(gòu)生色領(lǐng)域的應(yīng)用。

1.2.2 磁控濺射

濺射[21]屬于物理氣相沉積中用來制備薄膜的一種技術(shù)，通常稱為濺射鍍膜，主要分為磁控濺射、直流濺射、反應(yīng)濺射和交流濺射。其中，對于結(jié)構(gòu)生色薄膜的制備來說最常用的方法是磁控濺射。磁控濺射[22-23]是指將一個平行于靶表面的封閉磁場增加到二極濺射中，借助靶表面上層形成的正交電磁場，把需要進(jìn)行電離的二次電子束縛在靶表面特定區(qū)域，通過增加離子能量及密度達(dá)到增大電離效率的目的，進(jìn)而實現(xiàn)高速率濺射的過程，如圖5所示。

魏取福等[24]先將織物進(jìn)行預(yù)清洗處理，再采用磁控濺射技術(shù)在織物表面鍍納米金屬銀薄膜或納米金屬鋁薄膜，在鍍納米金屬薄膜織物表面再次鍍納米二氧化鈦薄膜，結(jié)果表明經(jīng)過此方法處理的織物不僅可以獲得紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅等單色、虹彩色或各種圖案，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色效果，而且還可以獲得電學(xué)、磁學(xué)及光學(xué)等方面的功能。葉麗華等[25]采用磁控濺射法，分別在經(jīng)過前處理的白色滌綸非織造布和桑蠶絲織物上周期性濺射TiO2/SiO2薄膜，濺射鍍膜后的織物都出現(xiàn)了靚麗的色彩。蔡珍[26]選用Cu作為靶材，在不同的靶電流下分別在滌綸織物表面鍍覆Cu和CuO薄膜，得到不同顏色的結(jié)構(gòu)色，如圖6所示。

磁控濺射鍍膜工藝具有基體溫度低、濺射沉積效率高、成膜質(zhì)純、適合大面積生產(chǎn)的優(yōu)點。但是，采用該技術(shù)在紡織品表面構(gòu)建結(jié)構(gòu)色薄膜時，其設(shè)備的濺射參數(shù)對最終結(jié)構(gòu)色呈色效果有很大影響，而且處于濺射氣體下的靶材是被離子轟擊最嚴(yán)重的部位，長時間使用會被濺射出一條環(huán)狀的溝槽。一旦溝槽穿透靶材，就會導(dǎo)致整塊靶材報廢，所以靶材利用率低，而靶材一般價格偏高，造成此方法沒有得到廣泛應(yīng)用。

1.3 薄膜干涉結(jié)構(gòu)生色紡織品的應(yīng)用

日本帝人公司通過模仿蝴蝶翅膀的微觀結(jié)構(gòu)，在2000年研制出了一種結(jié)構(gòu)生色纖維Morphotex，如圖7所示。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由兩種不同折射率的滌綸（PET）和尼龍（PA）交錯疊加而成，最終形成干涉效應(yīng)呈現(xiàn)顏色。透明的PET聚合物作為外部的保護層，可以避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞影響其顏色。這是目前全世界唯一產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)色纖維，但在2011年停產(chǎn)。主要原因則是Morphotex纖維的制備工藝復(fù)雜，而且要對兩種聚合物的疊加厚度進(jìn)行極其精密的控制，成本較高;制備得到的纖維顏色并不如預(yù)想中鮮艷亮麗，因為PA和PET兩種物質(zhì)都是聚合物，折射率差異非常?。╪PA=1.6;nPET=1.55）。

基于薄膜干涉在紡織品上構(gòu)建的結(jié)構(gòu)色，使紡織品具備了時尚的元素。通過不同方式在紡織品表面形成不同物質(zhì)的薄膜，可以獲得多功能的紡織品。例如，在交替周期成膜時加入一些具有特殊性能的金屬膜（如銀），可以讓紡織品在獲得亮麗結(jié)構(gòu)色的同時具備良好的導(dǎo)電性和電磁屏蔽等性能。

2 基于光子晶體的紡織品結(jié)構(gòu)生色

2.1 基于光子晶體的紡織品結(jié)構(gòu)生色基本原理

光子晶體[27-30]是一類具有光子帶隙的周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，通常由兩種或兩種以上具有不同介電常數(shù)的材料所組成。光子晶體最基本特征是具有光子禁帶，頻率在禁帶范圍內(nèi)的光都被禁止傳播[31-32]。這些被禁止傳播的光會被晶體反射，在周期性結(jié)構(gòu)表面形成相干衍射。若這些光的頻率在可見光范圍內(nèi)，就會被眼睛所感知，產(chǎn)生絢麗的結(jié)構(gòu)色[33-34]。結(jié)構(gòu)色光子晶體結(jié)構(gòu)在光學(xué)上遵循布拉格衍射定律[35-36]（圖8），可定義為：

式中：m表示衍射級，λmax表示反射譜線中最大峰值對應(yīng)的波長（即光子禁帶所處位置），dhkl表示沿[hkl]晶向的面間距，navg表示三維陣列的平均折射率，θ表示布拉格角（入射光與[hkl]晶面法向的夾角）。

由該定律可知，結(jié)構(gòu)色與光子晶體的晶格間距d、材料折射率n及布拉格角θ等密切相關(guān)。

2.2 光子晶體結(jié)構(gòu)生色紡織品的制備方法

2.2.1 微流控法

微流控是一種以在微納米尺度空間中對流體進(jìn)行精確控制和操控為主要特征的科學(xué)技術(shù)，特別是指亞微米結(jié)構(gòu)的流體。李國星等[37]采用黏性聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和單分散二氧化硅（SiO2）顆粒的均勻混合物，通過微流控紡絲機制備微尺度纖維。經(jīng)過煅燒去除PVP后，SiO2膠體組裝成光子晶體結(jié)構(gòu)，利用功能聚丙烯酰胺（PAM）填充顆?？障?，賦予纖維具有濕度感知能力，如圖9所示。

微流控法具有體積輕巧，使用樣品及劑量少，能耗低，即用即棄的優(yōu)點，可以實現(xiàn)連續(xù)制備。但是，該方法一般只能用來制備纖維，而且微流體設(shè)備中使用的芯片一般價格高昂，操作時必須做到精確控制流體的流速等條件，微流管道參數(shù)也應(yīng)與流體性質(zhì)相匹配。

2.2.2 涂覆法

涂覆法大致可以分為旋轉(zhuǎn)涂布法和刮涂法，如圖10所示。將要涂布的稀溶液放在平面底板上，放有底板的旋轉(zhuǎn)機開始由慢到快旋轉(zhuǎn)，借助離心力將底板上的稀溶液涂布成薄膜，這樣的工藝過程稱為旋轉(zhuǎn)涂布。在結(jié)構(gòu)色構(gòu)建方面，由于在旋涂過程中受到離心力和剪切力的作用[38]，溶液中的膠體顆粒會有序進(jìn)行自組裝，此方法多被用來制備光子晶體產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色[39]。劉曉艷等[40]將制備的鈦溶膠滴加在在自旋轉(zhuǎn)裝置上的棉織物表面，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制二氧化鈦薄膜層的厚度，再將制備的硅溶膠滴加在有二氧化鈦薄膜的棉織物上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制二氧化硅薄膜層的厚度，最終可在織物表面形成結(jié)構(gòu)色。刮涂法是采用刮涂工具進(jìn)行手工涂覆獲得薄膜的一種方法。邵建中等[41]將織物表面進(jìn)行適當(dāng)親水性前處理，將膠體納米微球、吸光劑、光固化固著劑和水混合后組成液態(tài)光子晶體色漿，利用刮涂的方法使其均勻涂覆在織物表面自組裝排列并立即進(jìn)行光輻照固化處理，從而快速形成大面積的光子晶體結(jié)構(gòu)色膜層。

一般來說，涂覆法具有制備周期短、操作簡單的優(yōu)點，可以制備不同層數(shù)的高品質(zhì)薄膜[42]。但由于設(shè)備限制和基底要求，利用涂覆法在柔性紡織品上構(gòu)建結(jié)構(gòu)色光子晶體仍存在一些困難。如旋轉(zhuǎn)涂布和刮涂時織物需要保持完全平整，膠體顆粒的溶液濃度不能太高或太低，太高時膠體顆粒形成的膠體層過厚，膠體不易排列成規(guī)整結(jié)構(gòu)。濃度太低形成的膠體層中膠體顆粒太少，亦無法排列成規(guī)整結(jié)構(gòu)，從而無法呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)色。同時涂覆速度也需要進(jìn)行控制，如果速度過大會出現(xiàn)很多裂縫缺陷，速度過小粒子會無法均勻沉降從而堆積形成多層且不規(guī)整結(jié)構(gòu)。

2.2.3 噴墨印花

噴墨印花又稱數(shù)碼噴印，是指將配制好的墨水放入數(shù)碼噴印裝置的墨盒中，通過計算機控制將小液滴噴射在基材表面，形成所需圖案的一種新穎獨特的印花方式。研究者將此項技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)色光子晶體，利用制備的膠體微球作為主體構(gòu)建墨水體系[43-45]，調(diào)控體系的微球濃度、pH值、表面張力和黏度等指標(biāo)，通過噴墨印花的方式施加在紡織品上。劉國金等[46]使用無皂乳液聚合的方法合成P（St-NMA）膠體微球，并以其為主體制備生色墨水，通過數(shù)碼噴印的方式在滌綸織物上構(gòu)建出結(jié)構(gòu)色，如圖11（a）所示。陳洋[47]結(jié)合活性染料與膠體微球制備出復(fù)合型墨水，借助噴印方式將微球墨水施加到白色真絲織物表面構(gòu)筑光子晶體生色結(jié)構(gòu)，實驗證明加入了染料之后的微球墨水可以不受基底顏色的影響得到豐富多彩的結(jié)構(gòu)色，如圖11（b）所示。

噴墨印花摒棄了傳統(tǒng)印花需要制版的環(huán)節(jié)，省去了制版時間和費用，可以做到精準(zhǔn)定位、按需噴印的效果，容易獲得復(fù)雜多樣且大面積的圖案和精確的花樣重現(xiàn)，也是最接近于工業(yè)化的制備方法。但是仍存在一些困難需要克服，比如設(shè)備噴頭的直徑需要與制備的墨水體系中膠體顆粒粒徑相匹配，否則容易出現(xiàn)噴頭堵塞的情況，損壞噴頭。

2.3 光子晶體結(jié)構(gòu)生色紡織品的應(yīng)用

光子晶體作為目前最受歡迎的結(jié)構(gòu)生色方式，可以實現(xiàn)在紡織品上的生態(tài)環(huán)保著色。為了進(jìn)一步促進(jìn)其發(fā)展，研究者致力于將光子晶體結(jié)構(gòu)生色與功能化相結(jié)合在紡織領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，即可以通過外界條件的刺激使光子晶體產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)色變化，從而傳達(dá)出不同信息，但是目前其應(yīng)用大多只停留在纖維層面。孟佳意等[48]合成出單分散聚苯乙烯微球，以濕法紡絲自制的石墨烯纖維為基材，利用電泳沉積的方法在纖維表面構(gòu)建光子晶體，形成光子晶體結(jié)構(gòu)色纖維，如圖12所示。

商勝龍[49]首先制備具有超順磁性的Fe3O4@C膠體球，將其用來構(gòu)筑一維鏈狀光子晶體并獲得結(jié)構(gòu)色。之后又將其與聚合物（如PDMS、ETPTA、PNIPAM和PAAM）相結(jié)合，制備出顏色鮮艷并對外界刺激（如磁場、溫度、外力）具有響應(yīng)性的結(jié)構(gòu)色纖維，即具有良好的信號存儲性能，如圖13所示。

目前對結(jié)構(gòu)色光子晶體的應(yīng)用離織物層面仍有一段距離，這主要是因為在織物上構(gòu)建光子晶體結(jié)構(gòu)色不僅要考慮最后的呈色效果，還要兼顧光子晶體的穩(wěn)固性。光子晶體獨特的結(jié)構(gòu)若不能保持完整，從織物上被破壞或脫落，結(jié)構(gòu)色也會隨之變得黯淡甚至消失。因此，若想實現(xiàn)結(jié)構(gòu)色在紡織品上的廣泛應(yīng)用，光子晶體與紡織品的結(jié)合牢度仍是研究者需要攻克的一大難題。

3 基于散射的紡織品結(jié)構(gòu)生色

3.1 基于散射的紡織品結(jié)構(gòu)生色基本原理

散射是指當(dāng)光波通過介質(zhì)時，因介質(zhì)本身隨機的微小不均勻性迫使部分光波偏離最初方向而向四周分散傳播的現(xiàn)象。能夠產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色的散射一般包括瑞利散射[50-51]和米氏散射[52-53]，如圖14所示。它們引起的散射不會使光的波長發(fā)生改變，而是與原來入射并被散射的光波波長相同。瑞利散射指散射粒子直徑很小時（一般介于1～300 nm，遠(yuǎn)小于光波長）的散射。瑞利證明了散射光強（IS）與入射光強（I0）之比與光波長（λ）的四次方成反比，如下式所示：

由此可知，波長越短，散射則會越強。天空的藍(lán)色是瑞利散射的最典型例子。陽光進(jìn)入大氣時，波長較長的色光如紅光，透射力大，能透過大氣射向地面;而波長短的紫、藍(lán)、青色光，在碰到大氣分子、冰晶、水滴等時，就很容易發(fā)生散射現(xiàn)象。而被散射了的紫、藍(lán)、青色光就會布滿天空，使天空呈現(xiàn)出一片蔚藍(lán)。當(dāng)光波波長接近或小于散射顆粒尺寸時，瑞利散射將不再適用，可適用于德國物理學(xué)家米氏提出的米氏散射理論，此時散射與波長的關(guān)系既微弱也較復(fù)雜，散射不再主要是藍(lán)色，有時會顯示各種顏色，大多是紅帶和綠帶。如果散射顆粒大小不精確近似，總體效果是產(chǎn)生一種稍帶白色的散射，對更大的顆粒則只能看到白色散射，比如天空的云霧和煙云，主要由較大的水滴組成，直徑超過1 000 nm（大于可見光的波長），因此只有白色光被散射。除了天空的藍(lán)色、云霧和煙云外，自然界生物通過散射產(chǎn)生顏色的例子有很多，如猴子面部和臀部的顏色、外國人的藍(lán)眼睛等，它們都是由生物體表面存在的某些細(xì)小顆粒組織引起的。一般來說，由散射產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色均勻且柔和但不隨觀察角度變化而產(chǎn)生變化，即非晶結(jié)構(gòu)色，其具有非虹彩效應(yīng)。

3.2 散射結(jié)構(gòu)生色紡織品的制備方法

3.2.1 噴涂法

噴涂法是指以特殊的噴涂機，借助外力將溶液從容器中壓出并形成霧狀黏附在基材上的工作方式。李青松等[54]將以聚乙烯醇為添加劑的二氧化硅膠體納米粒子，通過霧化沉積的方式施加在真絲織物上構(gòu)建光子晶體，制備出生動的非虹彩效應(yīng)結(jié)構(gòu)色，其顏色不隨觀察角度的變化而變化。還采用一步噴霧涂層技術(shù)[55]，將聚丙烯酸酯、聚（苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸）微球與炭黑相結(jié)合，制備了具有非虹彩結(jié)構(gòu)顏色超疏水棉織物。孟繁濤等[56]采用噴涂的方法，將聚硫化物微球與水性聚脲混合在真絲織物上，制備出穩(wěn)定性良好的非晶結(jié)構(gòu)光子晶體涂層，如圖15所示。

噴涂法可以簡單快捷地制備結(jié)構(gòu)色織物，并實現(xiàn)全色彩可調(diào)，然而儀器的參數(shù)、溶液的性質(zhì)、基底的潤濕性和外界環(huán)境條件對噴涂效果均有較大影響，且噴涂法在使用過程中對溶液的消耗量巨大，很大一部分會隨空氣飛散，存在浪費現(xiàn)象，對噴涂速度及厚度的控制要求也較高，因此未得到廣泛應(yīng)用。

3.2.2 絲網(wǎng)印花法

絲網(wǎng)印花是將基材與網(wǎng)框緊密貼合，在網(wǎng)框內(nèi)放入印花色漿，采用手工或機械方法對軟質(zhì)刮板施加壓力，使刮板帶動色漿移動將網(wǎng)框圖案施加在基材上。在結(jié)構(gòu)色構(gòu)建方面，多采用膠體微球乳液制備印花色漿，模擬傳統(tǒng)印花的方式在紡織品上構(gòu)建結(jié)構(gòu)色。周長通等[57]將黏合劑、炭黑加入單分散聚苯乙烯微球配制印花色漿，通過絲網(wǎng)印花的方式在白色滌綸織物上制備了生動的非虹彩結(jié)構(gòu)顏色，炭黑的加入使色彩的飽和度得到了提升，黏合劑大幅提高了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，如圖16所示。

絲網(wǎng)印花雖不需要昂貴的設(shè)備等苛刻條件，且操作簡單，但是印花色漿的配制過程較為復(fù)雜，需控制色漿濃度、黏度等條件以滿足最終的印花要求。另外，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印花在投漿、刮印、揭網(wǎng)等操作中，人為影響因素較大，導(dǎo)致整體印花質(zhì)量參差不齊。因此，人們在手工絲網(wǎng)印花的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，逐步發(fā)展出自動絲網(wǎng)印花裝置，為大面積、高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)色絲網(wǎng)印花提供了有力支撐。

3.3 散射結(jié)構(gòu)生色紡織品的應(yīng)用

由散射產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色一般不隨角度的變化而產(chǎn)生變化，其觀看角度廣泛?；谶@一特點，在紡織領(lǐng)域方面可以考慮軍事裝備噴涂作為軍用紡織品的“隱身”衣，在草地作戰(zhàn)時，穿上之后從任何角度都只能看到和環(huán)境相近的顏色，將特定頻率的光信號吸收或散射，可避免雷達(dá)甚至紅外偵測。

但目前非晶結(jié)構(gòu)的功能材料研究主要是在實驗室完成，顏色飽和度一般欠缺，需要加入一些黑色的高吸收特性的材料來進(jìn)行提高。非晶結(jié)構(gòu)的膠體粒子尺寸、排布規(guī)律不能精確控制，且大多只是對生物體結(jié)構(gòu)簡單的復(fù)制重現(xiàn)，還未實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。對非晶結(jié)構(gòu)色的飽和度及色度的掌控技術(shù)欠缺，仍需進(jìn)一步研究及提高。

4 結(jié) 語

結(jié)構(gòu)色自從被發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)過了幾十年的光景，其各項制備技術(shù)及方法也在不斷改進(jìn)，應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸廣泛。其中，紡織作為人們生活中“衣、食、住、行”方面的主要考慮領(lǐng)域，一直受到研究者的重視。從最簡單的黑白單色素衣到之后五彩斑斕的服裝，人們不斷改進(jìn)紡織品的著色方法，其中結(jié)構(gòu)生色方式更符合目前生態(tài)與環(huán)保概念的發(fā)展趨勢。從生色方式來看，薄膜干涉易于構(gòu)建結(jié)構(gòu)色薄膜但操作繁瑣且設(shè)備昂貴，散射制備所得一般為非虹彩結(jié)構(gòu)色，在一定程度上限制了其應(yīng)用。相較于這兩種方式，光子晶體結(jié)構(gòu)生色中以膠體微球為原材料的噴墨印花技術(shù)操作簡便，是最有望實現(xiàn)工業(yè)化的方法，但仍需解決噴印裝置噴頭與微球粒徑相匹配的問題，才能進(jìn)一步擴展其應(yīng)用。相信通過眾多研究者的不懈努力，在不久的將來，結(jié)構(gòu)生色在紡織品上的實際應(yīng)用將會向前邁進(jìn)一大步。

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