液态光子晶体（Liquid Photonic Crystals, LPCs）是由微纳尺度的组装基元在液体介质中自发形成的周期性结构，可通过光子带隙效应和布拉格散射选择性调控光的传播。与传统光子晶体材料不同，LPCs表现出独特的流动性和动态可逆性，其结构和光学特性可根据温度、电场和磁场等外部刺激动态调节，在新型传感器、智能显示器和防伪技术的应用中显示出巨大潜力。

  近年来，胶体纳米微球凭借其高效自组装特性，已成为构建LPCs的重要基元。然而在低固含量体系中，无序分散的纳米微球难以自发有序组装。目前常规LPCs制备策略主要依赖于物理浓缩、化学聚合或外场（如电场/磁场）诱导以缩短球间距，进而形成预结晶团簇。相比之下，通过诱导剂调控低固含量分散液实现自组装的方法仍鲜有报道，其诱导机制与可控构建仍缺乏系统性研究。

图1 PAA-b-PS纳米微球的制备

图2 聚合物诱导PAA-b-PS纳米微球分散液形成LPCs

图3 不同诱导剂的诱导效果以及诱导机理

  为进一步探明亲水性高分子材料的诱导机理，采用低场核磁共振（LF-NMR）表征体系中水的结合状态和分布。结果表明，在低固含量PAA-b-PS纳米微球分散液中， 部分水分子被PAA-b-PS纳米微球的羧基表面吸附而表现为结合状态，其余水分子则以游离状态存在；加入CMC后，其链上的羧酸基团与自由水发生强结合，将体系中大量“自由水”转化为“结合水”或“半结合水”。

图5 LPCs水凝胶的DLP 3D打印

  基于上述低固含量PAA-b-PS纳米微球LPCs的形成机理，作者对CMC进行光敏改性，使其适用于数字光处理（Digital Light Processing, DLP）3D打印技术，最终实现了具有精细结构LPCs水凝胶的三维成型，如图5所示。

  相关成果近日以“Synergistic Hydrophilic and Electrostatic Induction for Liquid Photonic Crystals of Poly (acrylic acid)-block-Polystyrene Colloidal Nanospheres from RAFT-Mediated Emulsion Polymerization”为题发表于《Small》，DOI: 10.1002/smll.202410729，通讯作者为浙江理工大学黄益副教授、邵建中教授和蒙纳士大学（Monash University）San H. Thang教授，第一作者为浙江理工大学纺织科学与染整工程硕士生张旭。该工作得到了国家自然科学基金项目（No. 52103068）、浙江省自然科学基金（LY21E030019）、苏州大学纺织行业丝绸功能材料与技术重点实验室开放课题（No. SDHY2234）和中国留学基金委的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202410729