【中稿解读】上海科技大学AM封面：3D打印彩色动画|3d打印|上海科技大学|光学|彩色动画|新型高温超导体|纳米结构

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●News Report

近日，上海科技大学物质科学与技术学院团队引入了一个独特的新方法进行原位观察和测量动态结构色，通过法拉第3D打印实现亚波长尺度的金属3D纳米结构随时间变化的三维构型，这些阵列3D纳米结构的几何形状在3D打印过程中的实时变化呈现出了丰富多彩的动态颜色，称为4D打印纳米结构色。中科幻彩为其成果设计制作的封面被选为当期封面。

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结构色利用微小的阵列结构实现干涉、散射或吸收光波的效果，展现出特定的颜色。其具有稳定性、可操控性和高分辨率等优点，因此在显示、防伪、传感等领域受到广泛关注。结构色对纳米结构的尺寸和几何形状非常敏感，因此人工制造的三维纳米结构能够产生精确且灵活的颜色效果。然而，模仿自然界纳米结构的精度是一项艰难的任务。虽然传统的电子束光刻技术能够创建复杂的纳米结构，但其速度慢、成本高，而且难以制造三维几何形状。虽然增材制造在其他生产领域取得了显著突破，但在实现纳米级分辨率和材料控制方面仍面临挑战。

图文解析

通过控制打印过程中结构形貌的变化过程就可以实现不同的颜色变化路径，对应在CIE1931色度图上的不同曲线。由于结构在3D打印过程中以纳米精度连续生长，提供了高精度调控结构色的基础，并且单次打印就能产生庞大的色彩库。类比于画家的调色板，但3D打印出来的“调色板”中的每个色块都随着时间呈现不同的颜色变化路径。如果对特定时间的色块进行提取、设计和组装，可设定微动画/电影的演示。

图1：金属动态结构色的3D打印系统，纳米结构在3D打印过程中随时间生长，其散射光谱（e）以及对应的颜色在CIE1931色度图上显示出历史演变轨迹，这一过程通过光学显微镜实时观测到颜色的动态变化过程（g）。

图2：3D打印动态结构色，在纳米结构三维构型控制颜色的基础上再叠加时间维度，称之为4D打印纳米结构色。通过设计组装特定给色块实现微动画/电影的打印。

该工作以“Operando Colorations from Real-Time Growth of 3D-Printed Nanoarchitectures”为题发表于 Advanced Materials，并被选为后封面。该工作还受到外媒Nanowerk的精彩报道：“这项工作在结构色和纳米制造领域代表了一个重要的进展。通过实现纳米尺度上颜色生成的实时观察和控制，它为基础研究和实际应用开辟了新的途径。该技术的灵活性和精确性可能会在显示技术、光学传感器、安全特征和艺术应用等领域带来创新。“

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