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  傳統機械變色光子晶體（MPCs）因其力可調反射結構色而備受關注，這類材料通常需要三維非密堆積結構。紹興文理學院楊東朋副教授與國科大杭州高等研究院黃少銘教授通過自組裝 ZnS 顆粒形成單層多晶結構，再用彈性聚氨酯（PU）填充顆粒間隙，制備出一種具有單層密堆積結構、明亮彩虹散射結構色和非常規機械變色性能的新型 MPC。ZnS 顆粒與 PU 之間的高折射率差（Δn=0.44）使得正向散射光的衍射效率顯著提升，從而實現了高飽和散射結構色。該 MPC 展現出獨特的機械變色行為：沿拉伸方向顏色紅移，垂直拉伸方向顏色藍移，這一現象源于其晶體取向相關的變形機制。這項工作突破了傳統 MPC 對三維非密堆積結構的依賴，深化了結構與光學性能關系的理解，為設計先進刺激響應光子材料提供新思路。

圖4： 機械變色現象。(A) 沿拉伸方向觀察時，機械變色光子晶體（MPC）拉伸引起的顏色變化示意圖及對應的 (B) 照片和 (C) 散射光譜；(D) 垂直于拉伸方向觀察時，MPC 拉伸引起的顏色變化示意圖及對應的 (E) 照片和 (F) 散射光譜；(G?H) MPC 在原始狀態和拉伸狀態下的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像；(I) 散射波長隨循環次數和應變的變化關系。

  綜上所述，本研究通過將硫化鋅（ZnS）顆粒自組裝成單層密堆積多晶結構，并填充聚氨酯（PU），成功制備了一種具有明亮機械變色散射結構色的新型 ZnS/PU 機械變色光子晶體（MPC）。該 MPC 具有以下特性：（1）由于平面晶格對正向散射光的獨特衍射作用，呈現出虹彩散射結構色；（2）ZnS 顆粒與 PU 之間的高折射率差（Δn）賦予其高色飽和度；（3）基于多晶結構的變形，表現出雙模態機械變色散射結構色 —— 沿拉伸方向顏色紅移，而垂直方向顏色藍移。該 MPC 通過呈現多樣的散射顏色，在監測膠帶應變方面展現出應用潛力。本研究為機械變色光子晶體的設計與制備開辟了新途徑，深化了對散射結構色調控的基礎認知，有望推動其在視覺傳感、低功耗顯示和防偽等領域的實際應用。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c20910