神戶大學的研究人員創造出了一種新型”結構色墨水”，厚度僅為100-200 奈米，可從寬廣的視角顯示鮮豔的色彩，且不會褪色，而每平方米的重量不到半克（每平方英尺0.002 盎司）。普通油漆和顏料會吸收某些波長的光並反射其他波長的光，但這往往會使它們在分子層面上退化，從而導致褪色。

超輕量結構色油墨：可列印、無彩虹色且不褪色

而結構色則能從平行的奈米結構中反射出全光譜的光線，這些結構之間的距離恰到好處，從而抵消了某些波長的光線。正是這種效果賦予了蝴蝶翅膀和孔雀羽毛華麗閃亮的色彩。由於光並沒有被吸收，只是從結構上反射出來，因此顏色不會褪色，但這種效果通常與觀察角度有很大關係，從而產生令人眼花繚亂的彩虹色，這在自然界中非常美麗，但對大多數工業用色來說卻有點離經叛道。

甲醇懸浮液中的奈米球與單層表面上的奈米球顏色不同。圖/藤井實

神戶團隊研究了一種創造結構色彩的新方法。他們的方法不是使用平行的奈米結構，而是使用微小的晶體矽球。透過一種名為”米氏共振”的現象，這些奈米級球體對某些波長的反射比對其他波長的反射要強得多，而這些波長會隨著顆粒大小的變化而變化。

換句話說，改變這些微粒的大小，就能改變材料的顏色。由於球體會向各個方向反射光線，因此不會產生彩虹效應。研究人員已經證明，這些油墨可以列印出來。值得注意的是，當奈米球周圍有一點空間，而不是緊緊包裹在一起時，顏色最強，因此少即是多。

神戶材料工程師杉本博在一份新聞稿中說：”一層厚度僅為100-200 奈米的稀疏分佈的矽奈米粒子可以顯示出鮮豔的色彩，但每平方米的重量卻不到半克。這使得我們的矽奈米球成為世界上最輕的彩衣之一”。

奈米球單層的掃描電子顯微照片顯示出幾乎完美的圓形顆粒，大小均勻一致。

航空業是最需要超輕塗料的領域之一。根據Simple Flying 公司的數據，客機攜帶的塗料重量在272-544 公斤（600-1200 磅）之間，而飛機攜帶的任何物品都會直接影響燃油效率。

杉本說：”如果我們使用基於奈米球的墨水，也許可以將重量減輕到10%以下。”

因此，無論飛機飛到哪裡，燃燒的燃料都會減少一點–與少搭載五到六名成年男性乘客時燃燒的燃料差不多。

此外，普通的油漆容易褪色，需要重新噴塗的油漆高達455 公升（120 加侖），耗資20 萬美元。這些新的結構性彩色油墨完全不會褪色，因此雖然前期成本較高，但可以無限期使用，從而在飛機的使用壽命內節省成本。

商用航機往往可以使用數十年，一旦這些超薄結構彩色油墨可以投入生產，就會有很好的商業前景。

這項研究發表在《ACS 應用奈米材料》雜誌上，下面的影片展示了這些油墨。