用科技展现自然之美

杨扬

“世界奇宝澳宝石，又名欧泊（Opal），蛋白石，变彩石。因为全球97%的澳宝石产自澳洲，所以澳宝石又被称作是澳大利亚的国石。2009年，我们去澳大利亚参加一个国际学术会议，当时注意到在悉尼Kingsford Smith国际机场的免税店中有镶嵌天然澳宝石的首饰出售。这些天然澳宝石的价格非常昂贵，其中顶级澳宝石的价格堪比钻石。然而更吸引我们的是天然澳宝石那彩虹般绚丽变幻的色彩，不是来源于颜料、色素或染料，而是由本身无色的二氧化硅胶体颗粒在特殊的地质运动和硅酸盐沉积的共同作用下历经千万年而形成的胶体晶体的结构颜色，”青岛大学材料科学家丛海林教授和于冰副教授说道。

从澳洲参会回来后，丛海林教授和于冰副教授组建的科研团队就把研究的焦点放到了如何制备比天然澳宝石变色性能更好、成本更低的仿生澳宝石涂层材料上。历经成千上万次试验的失败，他们终于成功研发了可变结构颜色胶体晶体纳米复合涂层材料。如图所示，与在漫长而又特殊的地质运动中形成的天然澳宝石（图c和d）相比，他们利用可变结构颜色胶体晶体纳米复合涂层材料制备的仿生澳宝石（图a和b）由于纳米复合散射材料的引入而变色性能更佳，成本却比天然澳宝石降低了1000余倍，几乎可以忽略不计，有望在装饰和防伪材料中得到广泛应用。这一工作对于拓宽胶体晶体的应用，解决目前涂料生产中颜料或染料性能不足和环境污染等问题，并为未来智能仿生涂料的设计和开发提供参考，具有重要意义。

丛海林教授和于冰副教授将此项研究成果作为研究亮点发表在《Optics Express》和《Chem Soc Rev》的封面上，被先进工程学术网站（AIE）评选为“Key Scientific Article”进行报道，并于2014年荣获山东省高等学校优秀科研成果奖自然科学类一等奖。