作品名称： 　　　　　迷上蝴蝶 　　　　　　　

单　  位：　　　　工程科学学院　　　　　　

团队成员： 章振 王宇龙 张迎辉 （硕士研究生）

指导老师：　　　　 李国强 吴东 　　　　　　

类　  别：　　  　　科普展教品　 　　　　　 

2016年9月9日

背景：蝴蝶翅膀表面有着丰富多彩的颜色，归功于表面多层的周期性微纳米结构使其对入射光有衍射、干涉等多种调制作用。这种彩色属于结构色。目前人工制备这些复杂结构并实现所需的光学特性仍是巨大的挑战。我们使用飞秒激光加工技术在不锈钢等金属表面加工出亚毫米、微米及纳米级周期结构改变了材料表面光学特性，从而实现了表面无涂敷的丰富的结构色。这种新颖的加工技术使不锈钢表面呈现出了如蝴蝶翅膀一样十分绚丽、迷人的色彩。与传统染料和色素的着色技术相比，这种彩色具有无涂覆、不褪色、环境友好、可复制等特性。

作品展示：

1

表面结构对光线有多种调制作用，使得图案展现出结构色。这种彩色随着光线照射角度和观察角度的变化，显示颜色会有变化，从而观察到图1中多种颜色的图案。图1中福娃和蝴蝶的颜色在有些光照角度很鲜艳，在有些角度可以不出现颜色。仔细观察作品可以发现，“福娃”额头两侧在第一幅图中无颜色，在第四幅图中只有额头两侧显现彩色；“蝴蝶”翅膀两侧弯钩区域在第一幅图中无颜色，在第三、四幅图中只有弯钩区域显现彩色。

2

通过巧妙的加工方法，可以开发出结构色的潜在应用价值。图2中的“中”和“USTC”是拥有立体效果彩色文字，通过加工上的错位设计，使得不锈钢表面的彩色更加具有艺术性。“USTC1958”是复合同一个区域的八个字母和数字，对表面周期性微纳米结构进行无重叠的设计，可以在同一区域加工出多个字母或数字，每个字母或数字可以在独自的角度表现出彩色，也就是说当图中“U”为彩色时，“STC1958”可以是不出现彩色。最下方的图是“1”“2”“3”“4”四个区域在不同角度选择性显示出彩色。这些设计提高了彩色信息的存储量，在防伪和信息存储等领域有很好的应用价值。

3

图3是不同观察角度展示的“中国科学技术大学校徽”、“猴年大吉”、“猴年印章”三种彩色图案，每个角度下这些复杂的图案都能展现绚丽的彩色。每一幅图案都可以观察到紫色到红色的所有可见光颜色，同一幅图既能够显示出彩虹色，又能够显示近乎同一种颜色。

“中国科学技术大学校徽”、“猴年大吉”、“猴年印章”三种彩色图案的颜色变化视频更直观地展示了结构色的震撼魅力（见视频1和视频2）。观察角度不变，改变白光的照射角度，图案的颜色发生明显的渐变，表现出了令人惊讶的艺术效果。

总结：我们的结构色作品基于飞秒激光加工技术，实验室具备完整的加工系统和颜色加工方案，在结构色加工处于世界领先水平。作品只需放置在光照下，便可以展现新奇的艺术效果，具有非常好的技术转化前景，在工艺品、防伪等领域有很高的潜在商业价值。

附录：

视频1：中国科学技术大学校徽

视频2：猴年快乐