蝶翅为模板制备三维分级微纳光学材料

作者：赵华梅; 顾佳俊; 刘庆雷; 张旺; 张荻

来源：中国材料进展, 2017, 36(Z1): 557-565.

• 蝶翅
• 分级
• 微纳
• 光学材料
• 仿生

蝴蝶经过自然进化形成由脊(ridge)、肋(rib)、短肋(strut)等微结构构成的多层次、多维度的微纳分级结构,作用于入射光线,使其呈现出独特的光学特性。以蝶翅为模板,制备无机或有机三维材料,不仅可获得结构色、抗反射、热响应、选择性气体响应、定向粘连、超疏水等多种功能特性,并且可通过采用结构不同的蝶翅,改变复合物的厚度等因素进行调控;同时克服了人为仿生过程中设备复杂、构型简单、成本高的问题,为制备结构功能一体化材料提供了新的思路。从金属、金属氧化物、聚合物三个方面重点阐述蝶翅所赋予材料的特殊光学效应。金属蝶翅上的"肋(rib)"结构具有显著的表面局域增强效应,如Au蝶翅的灵敏度比商用表面增强拉曼光谱(SERS)基板Klarite的高10倍但成本仅为其1/10;蝶翅表面的微细鳞片具有"捕光"效应,如蜂窝状结构的黑色鳞片对可见光的平均吸收率达到96%以上,可应用在光阳极、光催化等方面;蝶翅赋予响应性光子晶体特殊的光学特性,其会随着周围环境,如p H、电场、温度等发生变化,为制备更加简单、灵敏度高的传感器提供了途径。

• 单位
  上海交通大学; 金属基复合材料国家重点实验室