2.1结构生色纤维和薄膜
仿照自然界蝴蝶等生物结构生色原理，目前已设计和研制了结构生色纤维，这是一种多层结构的纤维。通过严格选择一定折射率的高聚物和计算各层的厚度，使纤维薄层对光干涉时，各层纤维薄层使发光发生相长增强作用，反射出很强的一定波长的彩色光。
从前述蝴蝶翅瓣表面对光的干涉生色可知，只要其表面的薄片重复尺寸与可见光的波长相当，翅瓣表面的薄片起多层薄膜对光干涉作用，入射光在两种不同层面的每一界面上都发生反射，只要薄层厚度和两种薄层的折射率适当，就可使光发生干涉生色。
表1为干涉生色光波长与薄膜厚度的关系。
表1 干涉生色光波长与薄膜厚度的关系
(入射角=0， 折射率=1.55)
|
颜色 |
波长,nm |
层厚度，µm |
|
紫 |
430 |
0.069 |
|
蓝 |
480 |
0.076 |
|
绿 |
520 |
0.083 |
|
红 |
630 |
0.101 |
表2为Motphotex丝的物理特性这种多层结构生色丝是扁平截面，截面见图7。如果在电镜下观察，其截面是由许多层PET／PA交替叠合组成的，其截面电镜图见图8。由图7可看出，这种纤维中心是空的，截面由数量非常多的薄层紧密叠合而成。
表2 Morphotex 丝的物理特性
|
颜色 |
波长 nm |
单纤线密度 dtex |
强度 dtex |
延伸度 CN/dtex |
干热收缩 % |
|
紫 |
430 |
10 |
3.2 |
35 |
3 |
|
蓝 |
480 |
10 |
3.4 |
40 |
3 |
|
绿 |
520 |
10 |
3.5 |
50 |
3 |
|
红 |
6930 |
10 |
3.5 |
50 |
3 |
|
红外 |
1000 |
10 |
3.5 |
50 |
3 |
|
紫（细） |
430 |
4.0 |
4.2 |
25 |
4 |
|
绿（细） |
520 |
4.0 |
4.1 |
30 |
4 |
目前利用结构生色的薄膜和涂层产品已很多．并得到广泛的应用。
2.2结构色对颜料和涂层颜色的影响
纺织品加工经常要用涂料(或颜料)着色，从纺制有色纤维到纺织品的染色和印花都可能用涂料(或颜料)来着色。此外，纺织品涂层加工，在纺织品表面施加一层高聚物薄膜，薄膜中也可以加入颜料来着色，即使不加人颜料，在纺织品表面施加薄膜后，对纺织品，特别是对纺织品的底色会发生影响。在这些影响中，结构起了一定的影响。
(1)颜料和结构色
涂料(或颜料)着色性能不仅决定于它们的分子结构，还和它们的物理结构有关。颜料的颜色同时由对可见光的选择吸收产生的颜色对光的散射、干涉和衍射引起的结构色两种颜色构成，即分子结构变化会改变颜色，颜色的物理结构不同也会改变颜色。分子结构和颜色的关系和染料类似。本节仅简要分析一下其物理结构的关系，即结构色和其物理结构的关系。
同一化学结构的颜料，由于晶型、颗粒大小和形状不同，它们的折射率、反射率等性能会不同，从而引起不同的结构色和色强度。事实上，这些物理结构也会影响其吸收光谱。图9是散射强度和颜色强度与颜料颗粒大小的关系。
由图可看出，大多数白色颜料(曲线A)的散射率随颗粒大小增加而增加，达到一定大小后(约λ2)达到最大，然后随颗粒增大，反而减小。另一类颜料(曲线c)，它们的散射强度虽然也随颗粒增大而增强，超过一定大小后，也减小，但它们的散射强度比曲线A类小，达到散射最大值的颗粒也较大，这通常是一些有机有色颜料。
由前述可知，当散射颗粒大小比光波波长小时，产生瑞利散射，主要产生波长短的蓝色光，而且波长愈短散射愈强。比光波长的粒子通常产生白色的米氏散射，但其强度较低。散射强的颜料遮盖好，白色颜料要求颜色洁白，而且遮盖性要好，通常是一些折射率很大的无机颜料，大多数折射率大于2(例如各类别的TiO2、铅白、锌白粉等)，此外，它们的颗粒大小对遮盖能力影响很大，当颗粒大小大约为可见光波长一半(即0.2～0.4um)时，光散射最有效，所以白色颜料的颗粒大小应控制在此范围，如图中曲线A所示。对有色颜料来说，要求有较强的颜色强度，因此对发色浓艳的无机颜料，例如镉黄或钴蓝，有很高的折射率，反射能力很强，这些颜料颗粒可控制较大，以减少散射。对折射率较低的有机颜料，虽然最高散射是在较大的颗粒范围，为了有很好的颜色强度，颗粒大小应较小。
近年来，纳米技术在染整中正在开发应用，一些研究者正在开发纳米级的涂料着色用颜料，研究表明，有机颜料颗粒达到或接近纳米级后，颜料色强度大为提高，对纺织品的渗透性也较好，特别适合涂料染色，因为虽然它们的遮盖性不是很好，但并不会影响涂料染色产品质量，相反由于颜色强度高，渗透性好，故颜料用量可降低(可降低一半左右)，而且均匀性好。不过，随着颜料颗粒变小，比表面积大，颗粒团聚较严重，要求有很好的分散技术。
如上述，发生瑞利散射时，会产生结构色(主要为波长较短的蓝色)这种散射对蓝、紫、绿色颜料的色光影响相对较小，而对黄、橙、红色颜料则会使其色光带蓝紫光而变得萎暗，所以应加以防止。散射的其它结构色也会影响颜料的色光，因为散射光的颜色总不会和吸收产生的颜色完全一致，这是颜料着色通常比染料染色颜色鲜艳度和强度低的原因之一。
颜料还可能通过干涉和衍射影响纺织品的色光。许多颜料显现出双折射和二色性，这些颜料晶体具有较低的结构对称性，光学上属各向异性，具有一个以上的折射率值，具有两个折射值的特性称为双折射，光通过这种结构对称性差的颜料晶体后，透射光是偏振的。即双折射晶体中的双折射效应会产生偏振光。
此外，满足一定条件的偏振光会发生干涉，产生颜色，或影响原来的颜色，不同方向的偏振光，随晶粒厚度增加色光变化是不同的，例如研究C．I．颜料红1，发现它有两种偏振透射光，一种为快光线，一种为慢光线，快光线随晶粒厚度增加，开始时黄和红色调不断增强，达到一定程度后，黄色调非但不增强，反而快速减弱，即只增强红色调，对慢光线来说，则随晶粒厚度增加，黄色调快递减弱，绿色调不断增强。以上表明，颜料如果具有双折射和偏振光特性的话，随着晶粒增大，其色光会变化，而且不同方向的颜色变化是不同的。
为了得到良好的遮盖性和颜色强度，并提高它们的颜色稳定性。生产颜料时，不仅要控制它们的颗粒大小和形状，还要控制晶型。实际生产颜料时，不仅要控制它们的颗粒大小和形状，还要控制晶型。在实际生产颜料时，要经过严格的后加工，加入一定的添加剂，特别是分散剂和分散介质。
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