结构色（Structural Color）有别于颜料色（Pigment Color），广泛存在于甲虫的壳、飞蛾的翅膀、鸟的羽毛等自然界生物中。基于仿生的原理，如今科研工作者开展了大量有关结构色的研究工作。在众多材料中，纤维素纳米晶（Cellulose Nanocrystals,CNCs）由于其独特的光学特性、原料来源广泛、制备条件简单等特点，逐渐被人们视为制备结构色的最佳材料之一。
CNCs显示出结构色的原因在于其内部存在手性多层三维有序结构。由于CNCs固有的亲水特性，其内部有序结构易受水的侵害，进而影响其结构色的表现；而自然界中生物所拥有的结构色均不易受到水的影响。为克服基于CNCs的结构色易受水影响这一弊端，上海交通大学化学化工学院王新灵课题组制备出了一种具有疏水表面且有机溶剂可致变色的CNCs薄膜。相关工作以“Bio-Inspired Hydrophobic CelluloseNanocrystals Composite Films as Organic Solvent Responsive Structural ColorRewritable Papers”为题近日发表在《ACS Applied Materials &Interfaces》上。
该工作突出了以下两个材料设计：其一是将PEG-PPG-PEG三嵌段共聚物引入到CNCs材料中，其中亲水性的PEG链段与亲水性的CNCs层聚集，使得三嵌段树脂可以稳定的存在于薄膜材料之中，进而使薄膜宏观上显示出均匀的结构色，而且CNCs结构色符合经典Bragg方程，所显示出的宏观颜色与内部手性多层结构的螺距有着直接联系；而其中疏水的PPG链段引入到纤维素层间中，有助于扩大其结构色对有机溶剂的响应窗口，使该复合膜的颜色在吸收有机溶剂后有着肉眼可见的红移。
其二，该工作通过一步法的疏水表面修饰将十六烷基三甲氧基硅烷（hexadecyltrimethoxysilane, HDTMS）在室温条件下成功化学接枝在复合膜表面，使得薄膜表面具备了疏水特性，使水分无法影响薄膜结构色的表现。
该工作中所制备的复合薄膜为今后提高CNCs结构色的耐水稳定性和循环响应性提供了新思路，未来有望应用于可重复书写的疏水纸、仿生传感器以及屏幕显示等领域。
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