在位于武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室的工作台前，研究生宋百琪和另外三位同学正在进行着纤维素纳米晶光子涂料的试验。她小心地用试管汲取出一定质量的纤维素纳米晶调配成光子涂料，用软毛刷将涂料刷涂在木质表面，室温干燥10分钟左右，木质表面逐渐显示出幽深的深蓝色——这种新的涂料不仅比传统涂料更环保、稳定，更能在极端的外部环境中颜色长时间始终如新。

宋百琪在实验室进行纤维素纳米晶涂料实验。

近日，该项目《纤维素纳米晶涂料》在刚结束不久的第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛黑科技展示活动斩获国赛“星系”级奖项（最高奖）。

宋百琪试管中的纤维素纳米晶提取于纸浆板。2021年，在指导老师、新材料与先进加工技术国家重点实验室副教授张晓芳的指导下，她和另三名团队成员耗时1年多将纤维素纳米晶调配成光子涂料，涂覆在纺织品、木头、金属、陶瓷、水泥板等物体表面，纳米晶在自然条件下形成特殊结构，并与光发生相互作用，因而产生各种鲜艳色泽。

“这种深蓝色就是我们这种纤维素纳米晶自组装后形成的结构颜色。”指导老师张晓芳说，纤维素纳米晶是一种可从木浆、棉花或农作物废弃秸秆中提取的纳米结构材料。她和四位项目团队学生经过一系列研究发现，通过改变这种物质混合处理的时间，就可以很灵活的获取可见光内的不同结构颜色，实现“一个涂料体系，多彩上色”的理想效果。

项目团队成员李芳玲的工作台上，各种材料的物件，都已被涂上了蓝色、绿色、黄色、橘红等不同色彩，她笔记本上也记满了不同颜色涂料的相关数据。研制过程中，团队成员们遇到最大的困难，就是粗糙物体的表面，纳米晶体涂料在上面很难涂抹均匀。“比如那种很粗糙的棉布，因为表面不光滑，不同部位堆积的涂料分量不同，最终会对颜色有影响。”成员们花了半年多时间，找来几十种表面光滑程度不同的纺织品进行对比，一次次涂抹后记录相关数据和最终呈现出的色彩，不断调整技术，最终让粗糙纺织品也能呈现出想要的上色效果。

获奖项目团队成员和指导老师张晓芳（左三）。

截至目前，《纤维素纳米晶涂料》项目的实验对象主要为布料，但实际上布料、木制品、陶瓷等物品均能使用。张晓芳透露，相比传统化学染料或涂料，纤维素纳米晶光子涂料更环保，更持久，更稳定。他们在实验室中进行过测试，在130℃的高温环境和零下196℃的低温环境，及强酸碱、高强度紫外光等处理后纤维素纳米晶产生的颜色都不会发生改变。“这在特殊的科技应用领域，比如外太空，这种光子涂料最能发挥它超强的‘战斗力’”。