顏色是商品外觀設(shè)計的重要屬性。彩色的電子產(chǎn)品金屬外殼不僅滿足了人們的審美需求，也增加了商品的附加價值。電化學沉積是目前廣泛應(yīng)用的金屬合金表面著色技術(shù)，其顏色來自于由表面氧化層厚度所決定的可見光干涉。因為該氧化層的厚度在產(chǎn)品的使用過程中不會改變，所以這項技術(shù)所實現(xiàn)的產(chǎn)品顏色在使用過程中是固定的。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛，在導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導下，與來自中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術(shù)實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學的科研人員合作，發(fā)現(xiàn)了一種可以在自然條件下自發(fā)改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復重現(xiàn)顏色，且在紫外光下具有熒光效果。
這種金屬材料的可以自發(fā)改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續(xù)且不中斷的自發(fā)氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結(jié)構(gòu)中均勻的缺陷分布，所以，避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實現(xiàn)了對其變色速率的調(diào)節(jié)。圖一展示了不同含量的釔摻雜對材料顏色的影響和熒光效應(yīng)。
物理所汪衛(wèi)華院士領(lǐng)導的非晶合金團隊在稀土基非晶合金的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究上具有近20年的豐富經(jīng)驗。主要成果曾多次發(fā)表在Phys. Rev. Lett.、Nat. Communs.等國際著名學術(shù)期刊上，相關(guān)工作曾入選中國科學十大進展?？梢宰园l(fā)改變顏色的金屬材料的發(fā)現(xiàn)為稀土基非晶合金在功能材料的應(yīng)用上添磚加瓦。該研究成果不僅說明了稀土基非晶合金在外觀應(yīng)用上的獨特優(yōu)勢，也發(fā)現(xiàn)非晶合金可以作為某些功能材料的前驅(qū)體，無論是在應(yīng)用還是在基礎(chǔ)研究上都有巨大潛力。