研究人员造出千米级胶体光子晶体结构色薄膜！适用于车衣膜、夹层玻璃、鞋服、消费...

2026年9月，由复旦大学、剑桥大学、光驭科技联合完成的研究成果发表于国际顶级学术期刊《Science》，题为"单体介导工业级胶体光子晶体薄膜的制备"。该研究证明，光子晶体结构色技术能够突破长期困扰产业界近四十年的制造瓶颈（传统制备方法如蒸发诱导自组装、剪切诱导组装等往往在组装速率、光学质量和机械性能难以兼顾），实现工业级连续化生产，为结构色材料从科学探索走向规模应用建立了可行性路径。

研究团队选用聚合物核壳微球为模型，将单体与微球乳液均匀混合，并进一步开发了集涂布、干燥、剪切组装、紫外光固化和收卷于一体的卷对卷连续制造工艺。

单体与微球这种相互依存的特殊状态，能同时满足工业化生产的两大核心需求：无外力剪切时，材料体系稳定性强，能抵御产线加工过程中的各类扰动，减少颗粒结块、气泡、薄膜开裂等缺陷；施加剪切外力后，胶体颗粒又具备充足活动空间，在常温下快速移动、规整排列，形成有序结构。

待颗粒排布完成，再通过紫外光引发单体聚合，固定结构。由此，这套工艺实现了胶体粒子的稳定分散、快速有序组装、结构固化的三道关键工序，并在产线上一体化高效完成。

最终，研究团队以25米/分钟的速度，成功连续制备出长4000米、宽1.3米、厚15μm的胶体光子晶体薄膜。成品薄膜色彩鲜亮通透，只需更换不同粒径的胶体微球，就能批量制备出各种颜色的结构色薄膜。

据悉，胶体光子晶体薄膜可在防伪商标、炫彩车衣、建筑材料、消费电子产品、运动服装和鞋材等领域拥有广泛的应用机会。

光子晶体薄膜的性能优势

光子晶体概念自1987年被提出以来，凭借微观周期光学结构实现的物理显色特性，成为全球材料领域重点探索的前沿方向，被视作替代传统化学显色材料的核心升级方案。

提到颜色，我们的第一反应是“油墨”、“油漆”、“涂料”。这类传统颜料大多依靠复杂化学分子显色，其生产过程往往伴随污染物排放，使用久了还会掉色、刮花，拉扯后色彩还容易斑驳脱落。

而研究团队开发的胶体光子晶体薄膜则是另一种色彩解决方案：靠表面微观的物理结构反射光线产生颜色。

在自然界中，硅藻、蜘蛛丝、一些蝴蝶翅膀和甲虫的外壳，其呈现出的亮丽色彩正是源于这种方式。

胶体光子晶体的关键特性之一在于其结构色的可调性。通过改变颗粒的尺寸、颗粒间的距离或周围环境的折射率，其反射光的颜色就能发生肉眼可见的变化。

胶体光子晶体薄膜拥有以下优势：

▪ 色彩持久：纯物理结构发色、抗UV性能优异、耐候性强。

▪ 环保安全：无重金属、无染料、低VOC。

▪ 动态美学：在拉伸或形变作用下，微观结构间距发生动态改变，呈现出流转变幻的色彩光泽。

▪ 功能与美学融合：具备高透光率，不遮挡近红外信号，且不干扰电磁信号（5G/ADAS畅通无阻），是消费电子等领域的理想载体。

光子晶体薄膜的应用机会

据悉，参与此次联合研究的光驭科技已拥有成熟的Amberane®光子晶体薄膜产品。