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2.1結構生色纖維和薄膜

仿照自然界蝴蝶等生物結構生色原理，目前已設計和研制了結構生色纖維，這是一種多層結構的纖維。通過嚴格選擇一定折射率的高聚物和計算各層的厚度，使纖維薄層對光干涉時，各層纖維薄層使發光發生相長增強作用，反射出很強的一定波長的彩色光。

從前述蝴蝶翅瓣表面對光的干涉生色可知，只要其表面的薄片重復尺寸與可見光的波長相當，翅瓣表面的薄片起多層薄膜對光干涉作用，入射光在兩種不同層面的每一界面上都發生反射，只要薄層厚度和兩種薄層的折射率適當，就可使光發生干涉生色。

表1為干涉生色光波長與薄膜厚度的關系。

表1 干涉生色光波長與薄膜厚度的關系

(入射角=0， 折射率=1.55)

表2為Motphotex絲的物理特性這種多層結構生色絲是扁平截面，截面見圖7。如果在電鏡下觀察，其截面是由許多層PET／PA交替疊合組成的，其截面電鏡圖見圖8。由圖7可看出，這種纖維中心是空的，截面由數量非常多的薄層緊密疊合而成。

表2 Morphotex 絲的物理特性

目前利用結構生色的薄膜和涂層產品已很多．并得到廣泛的應用。

2.2結構色對顏料和涂層顏色的影響

紡織品加工經常要用涂料(或顏料)著色，從紡制有色纖維到紡織品的染色和印花都可能用涂料(或顏料)來著色。此外，紡織品涂層加工，在紡織品表面施加一層高聚物薄膜，薄膜中也可以加入顏料來著色，即使不加人顏料，在紡織品表面施加薄膜后，對紡織品，特別是對紡織品的底色會發生影響。在這些影響中，結構起了一定的影響。

(1)顏料和結構色

涂料(或顏料)著色性能不僅決定于它們的分子結構，還和它們的物理結構有關。顏料的顏色同時由對可見光的選擇吸收產生的顏色對光的散射、干涉和衍射引起的結構色兩種顏色構成，即分子結構變化會改變顏色，顏色的物理結構不同也會改變顏色。分子結構和顏色的關系和染料類似。本節僅簡要分析一下其物理結構的關系，即結構色和其物理結構的關系。

同一化學結構的顏料，由于晶型、顆粒大小和形狀不同，它們的折射率、反射率等性能會不同，從而引起不同的結構色和色強度。事實上，這些物理結構也會影響其吸收光譜。圖9是散射強度和顏色強度與顏料顆粒大小的關系。

由圖可看出，大多數白色顏料(曲線A)的散射率隨顆粒大小增加而增加，達到一定大小后(約λ2)達到最大，然后隨顆粒增大，反而減小。另一類顏料(曲線c)，它們的散射強度雖然也隨顆粒增大而增強，超過一定大小后，也減小，但它們的散射強度比曲線A類小，達到散射最大值的顆粒也較大，這通常是一些有機有色顏料。

由前述可知，當散射顆粒大小比光波波長小時，產生瑞利散射，主要產生波長短的藍色光，而且波長愈短散射愈強。比光波長的粒子通常產生白色的米氏散射，但其強度較低。散射強的顏料遮蓋好，白色顏料要求顏色潔白，而且遮蓋性要好，通常是一些折射率很大的無機顏料，大多數折射率大于2(例如各類別的TiO2、鉛白、鋅白粉等)，此外，它們的顆粒大小對遮蓋能力影響很大，當顆粒大小大約為可見光波長一半(即0.2～0.4um)時，光散射最有效，所以白色顏料的顆粒大小應控制在此范圍，如圖中曲線A所示。對有色顏料來說，要求有較強的顏色強度，因此對發色濃艷的無機顏料，例如鎘黃或鈷藍，有很高的折射率，反射能力很強，這些顏料顆粒可控制較大，以減少散射。對折射率較低的有機顏料，雖然最高散射是在較大的顆粒范圍，為了有很好的顏色強度，顆粒大小應較小。

近年來，納米技術在染整中正在開發應用，一些研究者正在開發納米級的涂料著色用顏料，研究表明，有機顏料顆粒達到或接近納米級后，顏料色強度大為提高，對紡織品的滲透性也較好，特別適合涂料染色，因為雖然它們的遮蓋性不是很好，但并不會影響涂料染色產品質量，相反由于顏色強度高，滲透性好，故顏料用量可降低(可降低一半左右)，而且均勻性好。不過，隨著顏料顆粒變小，比表面積大，顆粒團聚較嚴重，要求有很好的分散技術。

如上述，發生瑞利散射時，會產生結構色(主要為波長較短的藍色)這種散射對藍、紫、綠色顏料的色光影響相對較小，而對黃、橙、紅色顏料則會使其色光帶藍紫光而變得萎暗，所以應加以防止。散射的其它結構色也會影響顏料的色光，因為散射光的顏色總不會和吸收產生的顏色完全一致，這是顏料著色通常比染料染色顏色鮮艷度和強度低的原因之一。

顏料還可能通過干涉和衍射影響紡織品的色光。許多顏料顯現出雙折射和二色性，這些顏料晶體具有較低的結構對稱性，光學上屬各向異性，具有一個以上的折射率值，具有兩個折射值的特性稱為雙折射，光通過這種結構對稱性差的顏料晶體后，透射光是偏振的。即雙折射晶體中的雙折射效應會產生偏振光。

此外，滿足一定條件的偏振光會發生干涉，產生顏色，或影響原來的顏色，不同方向的偏振光，隨晶粒厚度增加色光變化是不同的，例如研究C．I．顏料紅1，發現它有兩種偏振透射光，一種為快光線，一種為慢光線，快光線隨晶粒厚度增加，開始時黃和紅色調不斷增強，達到一定程度后，黃色調非但不增強，反而快速減弱，即只增強紅色調，對慢光線來說，則隨晶粒厚度增加，黃色調快遞減弱，綠色調不斷增強。以上表明，顏料如果具有雙折射和偏振光特性的話，隨著晶粒增大，其色光會變化，而且不同方向的顏色變化是不同的。

為了得到良好的遮蓋性和顏色強度，并提高它們的顏色穩定性。生產顏料時，不僅要控制它們的顆粒大小和形狀，還要控制晶型。實際生產顏料時，不僅要控制它們的顆粒大小和形狀，還要控制晶型。在實際生產顏料時，要經過嚴格的后加工，加入一定的添加劑，特別是分散劑和分散介質。