在紡織服裝行業已經高度發達成熟的今天，我們可以隨心隨意地獲得任何色彩的面料與服裝，分分鐘把自己打扮成高帥富或是白富美。想要生產出色彩繽紛的時髦服裝，自然離不開高超的紡織品印染技術。

五顏六色的染色纖維可以編織出色彩艷麗的服裝面料（網絡圖）

然而，不論是生產還是使用化學染料的過程都是高污染、高排放的，這對我們賴以生存的地球環境構成了很大的危害。在我國一些紡織印染產業發達的地區，人們賴以生存的土地與河流早已變得面目全非。從另一方面看，有毒有害的化學染料及印染助劑不僅會污染環境，在織物成品中也不可避免地存在殘留，從而會直接威脅我們這些普通消費者的身體健康。

印染廢水把浙江小鎮中的河流污染成了黃色（網絡圖）

那么問題來了，我們該如何消除化學染料的環境污染，并且防范它們對人體的危害？

生物染料難當大任

使用天然生物提取物作為染料，似乎是個不錯的污染解決方案。古代歐洲的主力染料是取自茜草的紅色，以及來自一種海產骨螺的推羅紫。我國古代的能工巧匠們非常善于利用植物印染織物，僅僅用于印染藍色的植物染料便多達數十種，美美噠的古法藍印花布近年來就相當流行。更重要的是，純天然動植物染料通常是沒有任何毒性滴！

植物染料印染的古法藍印花布有著獨特的美感（網絡圖）

使用天然生物染料的設想看起來很美，可惜并不能從根本解決使用染料帶來的污染問題。生物提取物的色彩并不豐富，可以良好染色的纖維種類也相當有限，這使得它們的使用范圍頗受限制。更嚴重的問題在于，生產與使用天然生物染料導致的環境問題一點也不見得小。大量采摘花花草草或是抓捕海螺做染料，肯定會破壞生態平衡吧？染料生產和印染過程中排放大量污水，一樣會影響環境吧？由于生物染料的色牢度不好，在使用過程還是得經常使用化學助劑，織物上照樣殘留毒性沒商量！

天然生物染料的生產和使用過程同樣不能避免污染（網絡圖）

這么說……為了過上環保健康的生活，大家難道不得不與心愛的花衣裳說再見？！愛美的我們可是萬萬不能接受滴！為什么不能有一種高大上的技術，不用印染也能制作出五顏六色的面料及服裝呢？！

天生“雜毛”必有用

不要覺得無需印染的多彩服裝是天方夜譚！無所不能的科學家們早就在研究既不使用染料，又能獲得各種彩色纖維的黑科技了。他們睿智的目光**投射到了歷史悠久的天然纖維之上。

天然纖維原本并不缺乏與生俱來的色彩。黃、棕、淺綠色的原生棉花品種一直存在，棕色或黃色則是麻纖維與羊毛的常見色型。因為品種與飼料不同，可愛的蠶寶寶也可能吐出金色、粉色或嫩綠色的蠶絲。從古至今，利用天然纖維的自然色彩制作出的美麗紡織品并不鮮見，傳說中華人文始祖嫘祖就織出過淺黃色的絲綢。

進入工業化大生產之后，為了便于控制質量與高效生產，紡織品生產中開始排斥有色纖維的使用。混跡于白色纖維中的雜色纖維成了嚴重影響質量的問題，必須通過煞費苦心的分揀或代價高昂的漂白才能補救。從種植棉苗開始，棉農們就會嚴防包含有色纖維的棉桃出現。他們還會使用特制的布袋采收與搬運原棉，以防其中混入異色纖維并影響*終的售價。出產有色羊毛或蠶絲的動物個體，也被當成攜帶劣質基因的異種而慘遭無情的清除。

既然人們要設法與染料說拜拜，長久遭受冷落的天然彩色纖維立刻就成了香餑餑。棉花占據了世界天然纖維總產量的80%以上，對于彩棉的研究因而一直*受重視。科學家們綜合運用傳統選育方法以及轉基因等現代育種技術，獲得了一系列五彩紛呈的棉花新品種，當下尤其以棕色系彩棉的種植*為廣泛。

色彩淡雅的棕色彩棉已經成為天然纖維新貴之一（網絡圖）

作為世界蠶絲產業的**中心，我國的農業科學家也沒少折騰家蠶和野蠶。通過反復選育良種、改變蠶寶寶的食譜等手段，如今我們已經擁有了好幾種色系的彩色蠶繭，繅出的蠶絲不僅顏色漂亮而性狀穩定。利用天然金色蠶絲織出的綢緞比人工染色產品更加光彩奪目，完全稱得上高端大氣上檔次。

金色蠶絲織物可謂高端大氣上檔次（網絡圖）

化學纖維顯色難

天然纖維生產擺脫染料依賴癥的努力成績斐然，這使得化學纖維的研發者們有點壓力山大。與有著數千年歷史的天然纖維相比，使用化工原料人工制造纖維的歷史只有短短的一百二十多年。由于價格相對低廉而又性能優良，化學纖維的世界消費量早已成功逆襲，穩穩占據著世界纖維市場三分之二左右的份額。然而如果跟不上綠色環保的時代潮流，化學纖維還怎么好意思繼續充當業界的領頭羊呢？

大部分天然彩色纖維的顯色原理與印染出的色彩并沒有本質不同，只不過是用生物自產的純天然色素取代了化學合成色素。與這些可以自帶色素的天然纖維相比，無論是來自石化工業的合成纖維原料，還是制造人造纖維所需的天然纖維素原料卻都是無色或白色的。融化這些聚合物原料一般需要200度以上的高溫，或是使用特定的化學溶劑，直接在生產過程中加入染料很容易分解變色。即便能研發出熱穩定性高的新型染料，在噴絲時加入染料與在印染時使用染料不過是五十步笑百步，這種毫無技術含量的做法無法滿足我們對紡織業環保健康的高標準嚴要求。

傳統合成纖維和人造纖維的美色來自各種染料（網絡圖）

不使用任何染料，卻要用無色的化學原料生產出彩色的纖維及面料，科學家們該怎么完成這個看似不可能的任務呢？

翩翩藍蝶化彩衣

其實，神奇的大自然早就為人類指明了方向。地球上生活著無數種色彩艷麗的動植物，它們漂亮的體色主要來兩種途徑。生物的化學色是指生物通過從外界攝取或是自身合成色素來呈現顏色，這種顯色原理與我們印染紡織品差不多。然而，以鳥類、蝴蝶與甲蟲為代表的眾多生物，還有另一種裝扮自己的色彩魔術，那就是神奇的結構顯色。結構色并不依賴色素，而是通過可見光在生物體表上的細微結構上發生折射、衍射或干涉等光學效應而產生，鳥類的酷炫羽毛、蝴蝶翅膀與甲蟲鞘翅的閃亮虹彩，都是結構色的典型表現。

火喉蜂鳥璀璨的色彩來自羽毛表面的獨特微觀結構（網絡圖）

通過模仿諸如蝴蝶翅膀上的鱗片、鳥類羽毛中光子晶體等精妙的構造，人們已經制造出了很多帶有絢麗結構色的物品，如用于印制鈔票的變色油墨、各種激光防偽標志與標簽等等。如果通過開發新工藝，使得化學纖維也具有可以產生結構色的微觀構造，我們是否可以獲得不需要染色的彩色纖維呢？

科學家們的實驗結果肯定了這種大膽的設想。在充分研究了一種美洲藍閃蝶的翅膀鱗片結構后，日本帝人集團于2000年推出了一種由多達61層無色納米級薄膜構造而成的新型化學纖維。這種以閃蝶命名的Morphotex纖維內部有著復雜的光學干涉作用，從而可以呈現出奇妙的紅、藍、綠、紫等底色，并隨著光線入射角的變化閃耀著彩虹般的光芒。采用這種神奇“蝴蝶纖維”制作的織物，完全無需染色便可以具備高雅華貴的色彩，甫一面世便引發了一場小小的轟動。

Morphotex纖維的色彩形成原理模仿了藍閃蝶的翅膀，因此被稱為“蝴蝶纖維”，用這種纖維制作的禮服不需印染就能呈現高貴的色彩。（網絡圖）

奇妙構造顯美色

除了Morphotex纖維的薄膜工藝，能夠產生結構色的纖維形態還有許多。將一種聚合物原料分散于另一種母體聚合物原料之中，使得整根纖維成為母體材料包裹無數異質細絲的構造，從橫斷面上看起來像是大海中分布著無數異質成分的島嶼，這就是近年來頗受關注的海島型纖維。設法將纖維的母體“海洋”去除之后，無數獨立的“島嶼”便成為了一根根細到不可思議的纖維。一根海島型纖維單絲的旦數可以低至0.05D,也就是說9000米長的纖維只有0.05克重，這種纖維單絲的直徑甚至比絕大多數細菌的身材還要迷你。

生產海島型纖維的初衷，是為了得到性能優良的超細纖維或者中空纖維。然而這些納米級的超細纖維組合在一起之后，同時也是一種與生物光子晶體非常相似的二維光學構造，因而也能產生微妙而絢麗的結構色。成千上百根海島型單纖的不同組合能夠產生比Morphotex纖維更加豐富多彩的顏色，而且可以避免Morphotex纖維那種薄膜構造導致的炫目虹彩效應。

超細海島型結構色纖維有著孔雀尾羽般艷麗多變的色彩（網絡圖）

如果將聚合物原料制成結構類似光子晶體的納米級小球，然后融合成具有三維立體構造的化學纖維，或是將這些人造光子晶體沉積在其他纖維的表面形成一層或多層“外掛”，也能得到具有結構色的纖維。這種帶有無序三維人造光子晶體結構的纖維，能夠呈現出更加穩定均勻的結構色，人們看到的色彩幾乎不受光線入射角的影響，相當接近于傳統染色紡織品的觀感。利用人造光子晶體“外掛”實現纖維顯色的生產工藝還有一個很大的優點，那就是既可以用于化學合成纖維，也可以用來對白色天然纖維來一個神奇的改頭換面。

三維構造的纖維，理論上可以呈現出更加穩定均勻的結構色（網絡圖）

霓裳之路仍漫漫

原來，不用染料也能擁有彩色纖維的方法竟然如此之多！那么，人類是不是可以果斷和染料廠、印染廠這些危險的東東說再見了？這樣的話，我們的生活環境會更加清潔，我們的衣柜也會更加安全！

非常遺憾的是，我們心愛的繽紛服裝暫時還離不開印染技術。雖然科學家們已經培育出了眾多色型的彩色棉花、蠶絲與羊毛，天然纖維的顏色豐富度仍然無法與化學染料相提并論。天然彩色纖維的色彩通常比較淡雅，在鮮艷程度上還不能滿足時尚人士的**追求。有限的產量與高昂的價格，也使得天然彩色纖維織物暫時只能位列小眾產品的行列。

色彩平淡的彩棉織物多用于制作嬰童服裝和內衣（網絡圖）

結構色纖維的研究成果大多還處于實驗室階段，大部分產品的實用性還存在或多或少的問題，因此幾乎都沒有投入量產。Morphotex纖維雖然名噪一時，用它制作出的面料卻不僅比真絲還要貴上好幾倍，而且必須采用繁瑣的特殊方法洗滌。這種價格坑爹而又難以伺候的家伙，問世之后只能作為高檔禮服偶爾露一小臉。技術超群的Morphotex纖維因此一直叫好不叫座，帝人集團不得不于2011年黯然將其停產。

在人類服裝發展史上，我們的先輩歷經數千年的艱辛求索才發明出各種印染技術，使得今天的我們擁有了五彩繽紛的時尚織物。擺脫對染料的過度依賴，讓紡織服裝更加健康環保的過程必然也是漫長曲折的。只要我們堅持不懈地研發實踐，總有**能夠實現完全不用染料就能制作美麗霓裳的美好期許。