3D打印|蝴蝶启发了3D打印制造人工色彩的技术蝴蝶

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从蝴蝶身上获得的灵感，启发科学家们获得了一项新的技术。原产于热带非洲的紫斑环蝶，它们的翅膀上装饰着鲜艳的色彩，这些色彩是在可见光波长范围内由蝴蝶翅膀表面极其复杂且规则的结构产生的。通过使光线偏转，这些结构可以放大或抵消光线中独立的颜色部分。在苏黎世联邦理工学院生物化学工程教授梅洛的领导下，研究人员利用纳米3D打印技术成功地复制了紫斑环蝶翅膀的表面结构并进行了改善。

研究人员利用结构颜色原理创建了全色谱。这里的单个像素大小为120 x 120微米。

自然界中有很多这样的结构着色的例子，包括不规则的表面结构，这些结构先前在其他蝴蝶物种中也曾发现。 “然而，紫斑环蝶翅膀上的常规纳米结构特别适合使用3D打印进行重建” ，梅洛团队的博士生、本研究的第一作者曹晓波解释。
【3D打印|蝴蝶启发了3D打印制造人工色彩的技术】紫斑环蝶的翅膀表面结构由两个垂直堆叠的网格层组成，网格间距约为1/2至1微米。通过模仿紫斑环蝶的翅膀表面结构，梅洛团队在250纳米到1.2微米的范围内建立网格并可以改变网格的间距和高度并采用3D打印的方式将这种网格再现出来，就可以产生可见光谱中的所有颜色。更令人惊讶的是， 3D打印的人造网格结构中产生了许多新的颜色，这些颜色即使在紫斑环蝶的翅膀中也无法产生。

更进一步，研究人员用不同材料成功地制造出了这样的表面，尤其是透明的高分子材料。 “这使得从后面照亮结构以显示颜色成为可能” ，研究团队成员斯塔夫拉基斯解释说，他是梅洛小组的资深科学家。 “这是我们第一次成功地在半透明材料中制造出所有可见光谱中的结构颜色。 ”
作为研究的一部分，科学家们利用这种网格结构制作了一张2 × 2微米的多色调微型图像，这种微型图像有一天可能会被用作纸币和其他文件的防伪特征。

放大的微缩结构彩色图像，采用3D打印制作，这幅图像大小为3.5 × 5毫米。

研究人员说， “这种网格结构的大规模生产也是可以想象的” 。第一个反向的网格结构用3D打印出来制造后，利用这个反向的结构作为模板可以制造出大量的正向复制品，就像雕刻好一个印章以后，就可以盖无数个印一样。可以大规模生产意味着这种网格结构可以被用于高分辨率彩色显示器的制造，例如可弯曲的薄屏幕。
本文参考Futurity文章， “BUTTERFLIES INSPIREARTIFICIAL COLORSFOR 3D PRINTING” ，如有兴趣还可查阅原文。
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