发布日期:2025-10-27 10:35

       近期宾夕法尼亚大学和圣母大学在<Matter>期刊ScienceDirect发表题为《Aerosol-based combinatorial printing of cholesteric liquid crystal elastomers with tunable and pixelated structural colors》文章,对印刷技术研究有新突破。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2590238525005387

 

        该文章聚焦胆固醇液晶弹性体(CLCEs)的先进制备技术与应用突破,核心提出组合气溶胶印刷(CAP)策略—— 一种基于气溶胶喷射印刷(AJP)的多墨水增材制造方法,解决了传统 CLCEs 制备中分辨率低、颜色单一、难以适配曲面等关键难题,为软光子材料的多功能化、高精细化应用奠定基础。

研究核心背景与突破点

        CLCEs 因自身螺旋状纳米层状结构,具备独特的结构色与机械变色特性(拉伸 / 压缩可改变螺旋间距,实现可逆颜色变化),在显示、伪装、传感器等领域极具潜力。但传统制备方法(溶液浇铸、旋涂、喷墨打印等)存在明显局限:仅能生成单色薄膜、像素分辨率多在毫米级、无法实现颜色与力学性能梯度调控,且难以在复杂曲面精准印刷。而 CAP 技术通过实时调控多种气溶胶化墨水的混合比例,实现了≈15μm 线分辨率、1.1μm 厚度的 CLCEs 印刷,可在连续变化曲率的 3D 曲面(如面部)共形沉积,同时达成颜色与杨氏模量的可编程梯度,突破了传统技术的多重限制。

CHEMFISH 产品(LC756)的关键作用

       研究中所使用的手性掺杂剂(3R,3aS,6aS)- 六氢呋喃并 [3,2-b] 呋喃 - 3,6 - 二基双 (4-(4-((4 - 丙烯酰氧基) 丁氧基) 羰基氧基) 苯甲酰氧基) 苯甲酸酯(LC756,纯度 82%) 由 CHEMFISH(东京)提供,是实现 CLCEs 结构色可调性的核心功能材料,其作用机制与技术价值具体体现在:

  1. 结构色调控的核心变量:CLCEs 的反射峰波长(λ)遵循布拉格条件(λ = n・p・cosθ,n 为平均折射率,p 为螺旋间距,θ 为入射角),而 LC756 的浓度直接决定螺旋间距(p)。浓度升高时,螺旋间距缩小,结构色向短波方向(蓝移)偏移;浓度降低时,螺旋间距增大,结构色向长波方向(红移)偏移,这一特性是实现颜色精准调控的基础。
  2. 梯度颜色与像素化的物质支撑:CAP 技术的核心优势是 “实时墨水混合”,通过精准调节含不同比例 LC756 的两种 CLCE 前驱体墨水的混合比例,可在单个像素内实现手性掺杂剂浓度的连续梯度变化,进而形成高饱和度的梯度结构色,同时同步调控材料的力学性能(如杨氏模量),为制备像素化、多功能的 CLCEs 图案(如微米级彩色二维码、动态伪装图案)提供了关键材料保障。
  3. 维持机械变色性能的重要保障:LC756 的化学结构与 CLCEs 前驱体(如液晶单体 RM257、向列相液晶 5CB)具有良好的相容性,在参与 CLCEs 的自组装与光聚合过程中,未破坏其螺旋结构的稳定性与力学响应特性,确保印刷后的 CLCEs 仍保留传统材料的可逆机械变色能力,为后续应用于可穿戴应变传感器、交互式显示等场景提供了性能支撑。

研究意义与应用前景

        该技术通过材料配方优化(含 LC756 的适配性墨水研发)与印刷工艺创新,首次将 CAP 技术应用于 CLCEs 制备,实现了高分辨率、梯度化、曲面兼容的结构色印刷。其潜在应用涵盖加密显示、生物模拟伪装、安全数据存储、人机界面等多个领域,而 CHEMFISH 的 LC756 作为核心手性掺杂剂,为该技术的核心性能(颜色可调性、梯度可控性)提供了不可或缺的物质基础,是连接材料配方与工艺创新的关键环节。

        CHEMFISH相关材料除LC756 还供应RM257,LC242,C6BAPE,5CB等产品在各研究领域都有出色表现。

 

 

 

 

 

上一篇:2026首场展会! nano tech 2026 聚焦高难度先进材料解决方案
下一篇:秉航新材料高纯材料助力快充正极突破 高镍锂电技术登上国际顶刊