随着人们对绿色环保的呼声愈演愈烈，结构生色技术逐渐兴起，俨然成为了绿色染整技术的新兴力量。目前，结构色着色纺织品的研究主要集中于在织物表面构筑光子晶体和非晶光子晶体结构。但是，这些光子结构因其固有的非相关散射光和结构稳定性差的特征，在纺织领域的应用受到了极大的限制。尽管将聚多巴胺引入到光子结构中可以显著改善结构稳定性和颜色饱和度，但因多巴胺的价格昂贵，成本高，不易推广。植物源酚类化合物与多巴胺结构相似，具备价格低廉、生物相容性良好、环境友好性等特点，这促使研究人员使用天然多酚来替代多巴胺在结构色领域的应用。
鉴于此，苏州大学纺织与服装工程学院邢铁玲教授和陈国强教授课题组报道了一种基于单宁酸（TA）-铁离子（Fe(III)）配位化合物包裹的纳米微球，制备颜色靓丽、机械性能稳定的非虹彩结构色织物的策略。
本文要点：
1.基于单宁酸（TA）和铁离子（Fe(III)）的螯合作用以及单宁酸的强粘附力，在聚苯乙烯（PS）纳米球的表面包裹了一层金属-多酚网络膜后制得PS@TA–Fe(III)壳核纳米微球。测试表征，PS@TA–Fe(III)纳米微球单分散性优异，壳层稳定，其表面几乎不带电且具有一定的粗糙度。
2.进一步通过热辅助自组装法制备结构色织物，PS@TA–Fe(III)纳米微球表面的弱静电斥力和粗糙度可有效抑制纳米微球的结晶化，从而在纺织品表面形成了长程无序短程有序的非晶结构，制备的结构色织物不具有角度依赖性。同时，通过使用不同尺寸的PS纳米微球作为核材料可轻松调节结构色织物的颜色。
3.由于TA和Fe(III)离子络合后得到的配位化合物具有优异的吸光特性，可以作为吸光物质消除非晶结构中产生的干扰光；同时单宁酸还具有天然的超强粘附力，能有效提高结构基元间以及结构基元与基底之间的结合力，大大提高了非晶结构色涂层的力学性质，能经受多次折叠不发生脱落。且研究表明，经过多次摩擦以及洗涤测试后，这种非晶结构色涂层仍然具有较好的颜色稳定性和结构完整性。
4.最后，PS@TA–Fe(III)非虹彩结构色棉织物的制备过程中产生的废水满足国家一级排放标准（GB 4278-- 2012），无需任何处理即可直接排放。
小结
该工作基于单宁酸（TA）和铁离子（Fe(III)）的螯合作用以及单宁酸的强粘附力，成功制备了一种具有优异吸光特性、黏附性能优异的PS@TA–Fe(III)壳核结构纳米微球。由于PS@TA–Fe(III)纳米微球的粗糙表面和弱静电斥力，经热辅助自组装法在棉织物表面构建了长程无序短程有序的非晶结构，获得了明亮、无虹彩的结构色，通过调控核材料—PS纳米微球的尺寸可轻松调节结构色织物的颜色。此外，制备的非虹彩结构色织物结构稳定性优异，足以抵抗摩擦、折叠以及洗涤测试，通过后续进一步改进粘结技术及批量化制备工艺，这种方法有望在纺织印染显色领域表现出广阔的应用前景。
相关成果以题为TA–Fe(III) complex coated PS nanospheres for non-iridescent structural coloration of cotton fabric的论文发表在Journal of Materials Chemistry C上。其中论文的第一作者为苏州大学纺织与服装工程学院博士研究生朱小威，通讯作者为苏州大学邢铁玲教授和李义臣博士。该工作得到了国家自然科学基金（51973144, 51741301, 52203275），中国博士后科学基金面上项目（2022M712302），江苏省纺织印染业节能减排与清洁生产工程中心开放课题项目（Q811580722），江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX21-2960），国家大学生创新创业训练计划项目（202210285056Z）的支持。
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