隨著人們對綠色環保的呼聲愈演愈烈，結構生色技術逐漸興起，儼然成為了綠色染整技術的新興力量。目前，結構色著色紡織品的研究主要集中于在織物表面構筑光子晶體和非晶光子晶體結構。但是，這些光子結構因其固有的非相關散射光和結構穩定性差的特征，在紡織領域的應用受到了極大的限制。盡管將聚多巴胺引入到光子結構中可以顯著改善結構穩定性和顏色飽和度，但因多巴胺的價格昂貴，成本高，不易推廣。植物源酚類化合物與多巴胺結構相似，具備價格低廉、生物相容性良好、環境友好性等特點，這促使研究人員使用天然多酚來替代多巴胺在結構色領域的應用。
鑒于此，蘇州大學紡織與服裝工程學院邢鐵玲教授和陳國強教授課題組報道了一種基于單寧酸（TA）-鐵離子（Fe(III)）配位化合物包裹的納米微球，制備顏色靚麗、機械性能穩定的非虹彩結構色織物的策略。
本文要點：
1.基于單寧酸（TA）和鐵離子（Fe(III)）的螯合作用以及單寧酸的強粘附力，在聚苯乙烯（PS）納米球的表面包裹了一層金屬-多酚網絡膜后制得PS@TA–Fe(III)殼核納米微球。測試表征，PS@TA–Fe(III)納米微球單分散性優異，殼層穩定，其表面幾乎不帶電且具有一定的粗糙度。
2.進一步通過熱輔助自組裝法制備結構色織物，PS@TA–Fe(III)納米微球表面的弱靜電斥力和粗糙度可有效抑制納米微球的結晶化，從而在紡織品表面形成了長程無序短程有序的非晶結構，制備的結構色織物不具有角度依賴性。同時，通過使用不同尺寸的PS納米微球作為核材料可輕松調節結構色織物的顏色。
3.由于TA和Fe(III)離子絡合后得到的配位化合物具有優異的吸光特性，可以作為吸光物質消除非晶結構中產生的干擾光；同時單寧酸還具有天然的超強粘附力，能有效提高結構基元間以及結構基元與基底之間的結合力，大大提高了非晶結構色涂層的力學性質，能經受多次折疊不發生脫落。且研究表明，經過多次摩擦以及洗滌測試后，這種非晶結構色涂層仍然具有較好的顏色穩定性和結構完整性。
4.最后，PS@TA–Fe(III)非虹彩結構色棉織物的制備過程中產生的廢水滿足國家一級排放標準（GB 4278-- 2012），無需任何處理即可直接排放。
小結
該工作基于單寧酸（TA）和鐵離子（Fe(III)）的螯合作用以及單寧酸的強粘附力，成功制備了一種具有優異吸光特性、黏附性能優異的PS@TA–Fe(III)殼核結構納米微球。由于PS@TA–Fe(III)納米微球的粗糙表面和弱靜電斥力，經熱輔助自組裝法在棉織物表面構建了長程無序短程有序的非晶結構，獲得了明亮、無虹彩的結構色，通過調控核材料—PS納米微球的尺寸可輕松調節結構色織物的顏色。此外，制備的非虹彩結構色織物結構穩定性優異，足以抵抗摩擦、折疊以及洗滌測試，通過后續進一步改進粘結技術及批量化制備工藝，這種方法有望在紡織印染顯色領域表現出廣闊的應用前景。
相關成果以題為TA–Fe(III) complex coated PS nanospheres for non-iridescent structural coloration of cotton fabric的論文發表在Journal of Materials Chemistry C上。其中論文的第一作者為蘇州大學紡織與服裝工程學院博士研究生朱小威，通訊作者為蘇州大學邢鐵玲教授和李義臣博士。該工作得到了國家自然科學基金（51973144, 51741301, 52203275），中國博士后科學基金面上項目（2022M712302），江蘇省紡織印染業節能減排與清潔生產工程中心開放課題項目（Q811580722），江蘇省研究生科研與實踐創新計劃項目（KYCX21-2960），國家大學生創新創業訓練計劃項目（202210285056Z）的支持。
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