用科技展現(xiàn)自然之美

楊揚(yáng)

“世界奇寶澳寶石，又名歐泊（Opal），蛋白石，變彩石。因為全球97%的澳寶石產(chǎn)自澳洲，所以澳寶石又被稱作是澳大利亞的國石。2009年，我們?nèi)グ拇罄麃唴⒓右粋€國際學(xué)術(shù)會議，當(dāng)時注意到在悉尼Kingsford Smith國際機(jī)場的免稅店中有鑲嵌天然澳寶石的首飾出售。這些天然澳寶石的價格非常昂貴，其中頂級澳寶石的價格堪比鉆石。然而更吸引我們的是天然澳寶石那彩虹般絢麗變幻的色彩，不是來源于顏料、色素或染料，而是由本身無色的二氧化硅膠體顆粒在特殊的地質(zhì)運(yùn)動和硅酸鹽沉積的共同作用下歷經(jīng)千萬年而形成的膠體晶體的結(jié)構(gòu)顏色，”青島大學(xué)材料科學(xué)家叢海林教授和于冰副教授說道。

從澳洲參會回來后，叢海林教授和于冰副教授組建的科研團(tuán)隊就把研究的焦點放到了如何制備比天然澳寶石變色性能更好、成本更低的仿生澳寶石涂層材料上。歷經(jīng)成千上萬次試驗的失敗，他們終于成功研發(fā)了可變結(jié)構(gòu)顏色膠體晶體納米復(fù)合涂層材料。如圖所示，與在漫長而又特殊的地質(zhì)運(yùn)動中形成的天然澳寶石（圖c和d）相比，他們利用可變結(jié)構(gòu)顏色膠體晶體納米復(fù)合涂層材料制備的仿生澳寶石（圖a和b）由于納米復(fù)合散射材料的引入而變色性能更佳，成本卻比天然澳寶石降低了1000余倍，幾乎可以忽略不計，有望在裝飾和防偽材料中得到廣泛應(yīng)用。這一工作對于拓寬膠體晶體的應(yīng)用，解決目前涂料生產(chǎn)中顏料或染料性能不足和環(huán)境污染等問題，并為未來智能仿生涂料的設(shè)計和開發(fā)提供參考，具有重要意義。

叢海林教授和于冰副教授將此項研究成果作為研究亮點發(fā)表在《Optics Express》和《Chem Soc Rev》的封面上，被先進(jìn)工程學(xué)術(shù)網(wǎng)站（AIE）評選為“Key Scientific Article”進(jìn)行報道，并于2014年榮獲山東省高等學(xué)校優(yōu)秀科研成果獎自然科學(xué)類一等獎。