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专题09说明文阅读

阅读下面文章，完成题目。

3D打印新技术精细雕刻“”光子晶体

都芃

①五彩缤纷的蝴蝶翅膀、光鲜靓丽的孔雀羽毛、闪耀着金属光泽的昆

虫甲壳……点缓着这些大自然奇妙杰作的并非普通色素，而是光与光

子晶体结构发生散射、干涉、衍射等作用后形成的结构色。

②光子晶体是由不同折射率介质周期性排列而形成的光学超材料，也

被称为“光学半导体”。通过设计和制造光子晶体材料及相关器件来控

制光子运动，并在此基础上进一步实现光子晶体材料的各种应用，是

人们长久以来的梦想。

③近日，中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室研究团队利用

连续数字光处理3D打印技术，实现了具有明亮结构色的三维光子晶

体结构制备，为创新结构色制备方法及扩展3D打印的应用开创了新

的途径。

④据介绍，虽然近年来有一些将3D打印技术应用于多种图案化光子

晶体制备的案例，但普通的3D打印技术因为墨水中树脂的光固化速

度和纳米粒子组装速度的差异，存在结构色效果较差、打印精度较低、

难以实现复杂三维结构等问题。上述方法制备的多种图案化光子晶体

具有表面形貌粗糙和保真度较差等缺陷，难以被广泛应用于光学器件

中。

⑤要实现高精度、高保真的光子晶体结构3D打印，就必须开拓出新

的方法。此次研究中，研究团队使用了连续数字光处理3D打印技术。

与常见的将原材料层层挤出、堆叠而成的3D打印技术不同，连续数

字光处理3D打印技术基于光敏树脂材料在紫外线照射下会快速固化

的特性，利用紫外线光束在光敏树脂溶液中雕刻形成3D结构。

⑥此次研究团队所采用的连续数字光处理3D打印方法主要的打印步

骤如下：首先，在透明基板上滴上墨水，将墨水上方的成型平面缓缓

下降，与墨水进行接触；接下来，通过基板下方的光束将打印图案照

射在墨水上；之后，受到紫外线照射的墨水会凝固成预先设计好的形

状。一滴滴小小的墨水被雕刻“”为一个3D光子晶体结构，其整个产

生的过程仿佛是从基板上“生长”出来。

⑦除了创新打印方式，此次研究中，研究团队对打印所需的墨水也进

行了大胆革新。研究中，最困难的环节就是打印墨水的开发。

⑧针对上述问题，研究团队创造性地研发出了利用氢键辅助的胶体颗

粒墨水，赋予了打印结构高质量的结构色与光子晶体特性。研究团队

研发的墨水由三部分组成：实现三维结构构建的光固化单体和光引发

剂、保证结构色的纳米颗粒、减少光散射的添加剂。

⑨在此次研究中，研究团队发现，视角、胶体颗粒粒径以及打印速度

等因素都会影响3D结构色的呈现。当胶体颗粒粒径和打印速度不变

时，随着视角增加，结构色蓝移，即从橙色转变为黄绿色，最后转变

为蓝紫色。这种视角依赖的特性，使得连续数字光处理3D打印技术

在个性化珠宝配饰及装饰、艺术创作等领域有着比较广阔的应用前景。

⑩除了视角变化会影响结构色的呈现外，当打印速度固定时，控制固

定胶体颗粒粒径、调节打印速度，都可以得到覆盖可见光范围的系列

结构色。采用顺序切片、依次投影、分段打印的方式，还可使同一物

体结构上呈现出多种结构色。

除了实现信手拈来“”般地制备结构色，研究团队利用此种连续数字光

处理3D打印技术制备出的多种具有光滑内外表面、低光学损耗及颜

色选择性的线性光传输和非线性光传输3D结构，也验证了该方法在

制造高效光学传输器件方面的独特优势。未来研究团队会在光子晶体

功能器件的制备方面继续进行新的探索。

（选自《人民日报》2023年1月3日，有删改）

1．为了实现高精度、高保真的光子晶体结构3D打印，研究团队开

拓了哪些新的方法？请根据全文内容简要概括。

2．文章第⑤段运用了什么说明方法？有什么作用？

3．文章第⑥段中的“生长”体现了说明文语言的什么特点？用在此处

有何表达效果？

4．下列关于文章内容的理解，不正确的一项是（）

A．普通的3D打印技术难以被广泛应用于光学器件中，是因为用它

制备的多种图案化光子晶体具有表面形貌粗糙和保真度较差等缺陷。

B．连续数字光处理3D打印技术，实现了具有明亮结构色的三维光

子晶体结构制备，为创新结构色制备方法及扩展3D打印的应用开创

了新途径。

C．研究团队在研究过程中发现，影响3D结构色呈现的主要因素是

视角、胶体颗粒粒径和打印速度。

D．只要控制好固定胶体颗粒粒径，调节好打印速度，就可以得到覆

盖可见光范围的系列结构色。