孔雀的羽毛诱人,鲜艳多彩。它们也是科学调查基础的有利对象,并且可能会改变消费者未来体验颜色的方式。
受这种鸟类羽毛启发的研究可能会导致化妆品、平板电脑和电视上的广角显示器等产品产生更鲜艳的颜色。以阿克伦大学高分子科学与高分子工程学院临时院长Ali Dhinojwala博士最近完成的研究为例;现为博士研究生李伟耀,原学生肖明,博士,杨晓舟,硕士;以及西北大学、特拉华大学和比利时根特大学的其他研究人员。他们的研究论文《分子力驱动光子胶体表面分离的实验和理论证据》最近发表在《科学进展》杂志上。

这张图片显示,当220纳米黑色素和220纳米二氧化硅颗粒的体积分数相同时,分离发生在超级球中,而不是在薄膜中。这就导致了颜色的差异。
“受到鸟类羽毛的启发,我们希望控制黑色素颗粒的表面包装,以创造(更生动的)结构颜色,”该文章的第一作者肖说。“鸟类羽毛是独一无二的,它通过将黑色素颗粒组织成有序的模式,比如六边形或方形,来产生结构颜色。”

Ming-Xiao博士
结构色是当微观表面干扰可见光时反射出来的颜色。例如,孔雀的尾羽含有棕色色素或黑色素,但它们的微观结构使它们反射出我们通常在孔雀身上看到的耀眼颜色——蓝色、绿色和绿松石色。如果研究小组能控制粒子在表面上聚集的方式,它们就能影响反射出的颜色的鲜艳程度。
在他们的研究中,小组成员研究了粒子化学和大小对由黑色素和二氧化硅混合物组成的晶体内分组的影响。通过实验和模拟,他们发现黑色素可以在微尺寸的超球表面上强烈分离,但在平面薄膜上则不然。这项工作表明,使用不同的颗粒大小、化学成分或组装方法来控制颗粒填充,为涂料生产所需的颜色或梯度表面性能提供了新的机会。
“这项工作增强了我们对界面上聚合胶体的组装和表面分离的理解,”肖说。“这种理解将指导我们构建更多具有更精细的表面结构的聚合物,从而获得所需的性能,如结构颜色”-他补充说,这有可能用于从化妆品,油漆和纺织品到广角显示器的应用领域。
其他大学的教授为本文做出了贡献,包括根特大学的Matthew D. Shawkey博士;西北大学Nathan C. Gianneschi博士;以及特拉华大学的Arthi Jayaraman博士。投稿学生:西北大学胡子英;以及特拉华大学的Thomas E. Gartner III。
媒体联系:Alex knise, 330-972-6477或aknisely@uakron.edu。