神户大学的研究人员创造出了一种新型"结构色墨水"，厚度仅为 100-200 纳米，可从宽广的视角显示鲜艳的色彩，且不会褪色，而每平方米的重量不到半克（每平方英尺 0.002 盎司）。普通油漆和颜料会吸收某些波长的光并反射其他波长的光，但这往往会使它们在分子水平上退化，从而导致褪色。

超轻结构色油墨：可打印、无彩虹色且不褪色

而结构色则能从平行的纳米结构中反射出全光谱的光线，这些结构之间的距离恰到好处，从而抵消了某些波长的光线。正是这种效果赋予了蝴蝶翅膀和孔雀羽毛华丽闪亮的色彩。由于光并没有被吸收，只是从结构上反射出来，因此颜色不会褪色，但这种效果通常与观察角度有很大关系，从而产生令人眼花缭乱的彩虹色，这在自然界中非常美丽，但对于大多数工业用色来说却有点离经叛道。

甲醇悬浮液中的纳米球与单层表面上的纳米球颜色不同。图/藤井实

神户团队研究了一种创造结构色彩的新方法。他们的方法不是使用平行的纳米结构，而是使用微小的晶体硅球。通过一种名为"米氏共振"的现象，这些纳米级球体对某些波长的反射比对其他波长的反射要强得多，而这些波长会随着颗粒大小的变化而变化。

换句话说，改变这些微粒的大小，就能改变材料的颜色。由于球体会向各个方向反射光线，因此不会产生彩虹效应。研究人员已经证明，这些油墨可以打印出来。值得注意的是，当纳米球周围有一点空间，而不是紧紧包裹在一起时，颜色最强，因此少即是多。

神户材料工程师杉本博在一份新闻稿中说："一层厚度仅为 100-200 纳米的稀疏分布的硅纳米粒子可以显示出鲜艳的色彩，但每平方米的重量却不到半克。这使得我们的硅纳米球成为世界上最轻的彩衣之一"。

纳米球单层的扫描电子显微照片显示出几乎完美的圆形颗粒，大小均匀一致。

航空业是最需要超轻涂料的领域之一。根据Simple Flying 公司的数据，客机携带的涂料重量在 272-544 千克（600-1200 磅）之间，而飞机携带的任何物品都会直接影响燃油效率。

杉本说："如果我们使用基于纳米球的墨水，也许可以将重量减轻到 10%以下。"

因此，无论飞机飞到哪里，燃烧的燃料都会减少一点--与少搭载五到六名成年男性乘客时燃烧的燃料差不多。

此外，普通的油漆容易褪色，需要重新喷涂的油漆高达 455 升（120 加仑），耗资 20 万美元。这些新的结构性彩色油墨完全不会褪色，因此虽然前期成本较高，但可以无限期使用，从而在飞机的使用寿命内节省成本。

商业航机往往可以使用几十年，一旦这些超薄结构彩色油墨可以投入生产，就会有很好的商业前景。

这项研究发表在《ACS 应用纳米材料 》杂志上，下面的视频展示了这些油墨。