上天入水不变色，高校师生用纸浆做出“黑科技”染料
极目新闻记者 向一帆
通讯员 郑婷
实习生 朱云昭
用化学试剂调配出来的染料很常见，但用纸浆做成的涂料你见过吗？近日，武汉纺织大学老师张晓芳及团队4名研究生研制出的“黑科技”《纤维素纳米晶涂料》，亮相第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛黑科技展示活动，受到评委的青睐，荣获本届竞赛“星系”级奖项。
“无色液体”能呈现不同色彩
10月11日，极目新闻记者在武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室见到四位师生。现场，团队学生宋百琪向记者演示了“上天入水”不变色的纤维素纳米晶涂料。经过光子涂料调配后，宋百琪将涂料轻轻地涂在桌面上，在30度下加热5分钟后，涂抹涂料处便显出泛金属调的蓝色。
据导师张晓芳介绍，自研究生时期起，自己就一直从事纤维素相关的研究，加入武汉纺织大学的徐卫林院士领导的科研团队后，她便将前期研究基础与本校纺织特色相结合，研制出新型环保涂料。经过反复尝试，她以废弃纸板为原料，提取出纤维素纳米晶并将其调配成光子涂料。目前，这种涂料可大规模涂覆于纺织品、木材、塑料、玻璃、金属等多种基材表面，形成稳定、持久、耐极端环境且生物可降解的明艳结构色。
“纤维素纳米晶涂料是一种无色透明液体，经过干燥处理和人工调控后，却能在物体表面呈现各种颜色。”张晓芳说，颜色的呈现，是通过调节纤维素纳米晶组装的周期性结构来实现的。在涂覆涂料后，涂料中的水分挥发，纤维素纳米晶会根据自身特性，一层层顺着物体表面纹理规整组装，形成特定的周期性结构并与光发生相互作用，最终会在物体表面呈现颜色。如果从不同角度观察呈色物质，还会发现，纤维素纳米晶涂料涂层可在物体表面呈现不同颜色，具有角度依耐性。
未来可用作太空涂料
与传统染料有着较为明显的区别，纤维素纳米晶涂料更有利于人体健康、更环保，而且结构稳定，不易褪色。为测试该涂料的稳定性，团队成员还在实验室中进行过测试，不仅在130℃的高温环境涂料表现良好，零下196℃的低温环境，涂料的性质也未发生变化。
同时，在强酸碱、高强度紫外光等处理后，该涂料产生的颜色都不会发生改变。
其实，在研究过程中，团队成员也花费大量时间，攻克颜色涂抹不均和纤维素纳米晶组装不规整的问题。“粗糙的表面上，涂料很难涂匀，不同部位堆积起来的涂料分量不同，呈现出的颜色就不一样。”团队成员李芳玲告诉极目新闻记者，为攻克这个问题，团队成员找来几十种纺织品，通过不断地涂抹实验后，调整相关技术，最终实现理想效果。
研制出这份新型涂料后，团队计划在未来利用纤维素纳米晶涂料来研发湿度指示剂、健康家居、防伪文件等产品，他们还继续尝试将该研究成果投入化学染料无法满足需求的极端环境，如外太空、极寒等。
虽然纤维素纳米晶来源广泛，易获取，可降解。但在投入实际应用的道路上，纤维素纳米晶仍有一段路需走。如纤维素纳米晶涂料上色的高效性，且涂色前无法凭借肉眼分辨配色，仍需要专业人士进行前期调配。如量产需很高的人力技术支持。“虽然现在纤维素纳米晶染料面对的实用领域相对较为狭窄，日后也许会朝多方面、多领域、多功能性发展。”张晓芳说，团队带着将染料投入实用的愿景，继续深入研究，争取早日攻克技术难题实现量产。
（来源：极目新闻）