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普鲁士蓝发了条朋友圈

来源:作者自制


今天这篇推送的主角,就是这条朋友圈的发布者——普鲁士蓝(Prussian Blue)


上了画布、成了救命药品、驱动了电池……这些完全“不搭嘎”的身份,它在300多年间无缝切换,无数“大佬”都争先拥护它。这到底是怎么做到的?


别急,我们从头捋。





# 展品超链接


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看似普通的普鲁士蓝,藏着跨越艺术与科学的奇妙故事......

1F材料魔方展区

材料微观世界


历史第一条动态:

“翻车”现场


18世纪初的一天,柏林。涂料工人狄斯巴赫正在调配一种胭脂红染料,他把硫酸亚铁和碳酸钾倒进胭脂虫提取液里,等着红色沉淀出现。结果那天碳酸钾用完了,他找别人借了一些。


但他不知道,这批碳酸钾之前蒸馏过动物血液和骨头熬出来的动物油,早被“污染”了。等他把这批溶液倒进去,红色没出现,来的是一抹他这辈子没见过的蓝,深得像凝固的夜


实验翻车现场 

来源:豆包


第一种现代合成颜料,也通常被认为是人类发现的第一个配位化合物,就这样诞生于一场事故。普鲁士蓝的化学名叫“亚铁氰化铁”。微观上,它不是由一个个独立分子组成的,而是由氰根离子充当“桥梁”,一端连接二价铁(Fe2?),另一端连接三价铁(Fe3?),把铁离子不断串联起来,向三维空间延展开来,形成一副立体的网状骨架。


普鲁士蓝的三维面心立方晶格结构

(A Face-centered Cubic Structure)

来源:作者自制


普鲁士蓝之所以呈现出深蓝色,关键在于它的结构中同时存在二价铁和三价铁两种铁离子。光线照射时,电子会在氰根这座“桥梁”的帮助下,从二价铁转移到邻近的三价铁,这种现象叫作“价间电荷转移”。


这一过程会强烈吸收红—橙光区域的光,而没有被吸收的蓝光则更多地被反射和散射进入人眼,于是我们看到的,便是那种深沉浓郁的蓝色。


来源:wiki


获得这抹深沉颜色后,狄斯巴赫的老板立刻封锁配方,将其命名为“普鲁士蓝”推向市场。由于这种颜色色泽深、附着力强、还便宜,直接卖到脱销。普鲁士军队用它来染军服,画家们更是第一次用上了这么物美价廉的蓝。


看看你家有没有普鲁士蓝的存在?

来源:版权图库


翻车翻成传奇,这波不亏。


评论区炸了:

艺术家们集体来打卡


普鲁士蓝火起来之前,蓝色是颜料界的奢侈品。最好的蓝叫“群青”,从阿富汗青金石里磨出来的,价格堪比黄金。所以那时候蓝色基本只会用来画圣母玛利亚的长袍,不是不想用,是真用不起。


青金石 | 来源:版权图库


普鲁士蓝一来,局面直接改写。


浮世绘大师葛饰北斋在《神奈川冲浪里》中,用普鲁士蓝铺开吞噬小艇的巨浪,毕加索则用它渲染了“蓝色时期”的孤独与悲伤……同一种蓝,在不同的画笔下,承载着完全不同的情绪与命运。


《神奈川冲浪里》

来源:大都会艺术博物馆

《老吉他手》

来源:芝加哥艺术博物馆


普鲁士蓝还在建筑史和摄影史上留下了深刻的印记。


1842年,英国天文学家约翰·赫歇尔发现铁盐具有光敏性,发明了“蓝晒法”。其原理是:柠檬酸铁铵与铁氰化钾混合后,紫外线会使柠檬酸铁铵中的三价铁络合物还原为二价铁;随后,二价铁与铁氰化钾发生反应,生成不溶于水的普鲁士蓝。


也就是说,普鲁士蓝并不是蓝晒法中负责感光的物质,而是曝光后形成的蓝色产物。


操作时将混合制成的感光液涂布于纸面,覆盖待复制图纸后置于阳光下曝光,再经清水冲洗,曝光处固定为蓝色,未曝光处被洗去,即得到蓝底白线的“蓝图”


建筑蓝图

来源:中国科学院西安光学精密机械研究所官网(左)


从此,建筑图纸被称为“蓝图”,蓝色也成了“计划”和“未来”的视觉隐喻。蓝晒法也成为最早的非银盐摄影工艺之一,开启了一个全新的影像时代。


被医生@了:

你的颜料,我的药


是的,你没看错!与普鲁士蓝具有相近核心结构的药用级不溶性普鲁士蓝,还是一种可用于铯、铊污染的解毒药物(注意!!!临床使用的是经过严格质量控制的药用产品,美术颜料即使颜色相同,也不能代替药品服用。)


它的作用,可以简单理解为“把有害离子留在肠道里”。口服后,药用级普鲁士蓝会通过离子交换和吸附作用,结合铊离子(Tl?)或放射性铯离子(Cs?),减少它们被人体吸收;随后,这些有害离子会随着普鲁士蓝一起通过粪便排出体外[1]


Radiogardase?药品实物图

来源:McGuff Medical


2003年,美国食品药品监督管理局(FDA)正式批准普鲁士蓝(商品名Radiogardase?)用于铊中毒和放射性铯内污染治疗[2]。国内临床研究也证实轻度铊中毒患者单独口服它就有效[1]


2011年福岛核事故后,普鲁士蓝及其固定化复合吸附材料还被用于放射性铯去除研究,并开展了水体、灰渣和受污染环境的现场或中试验证。


救人的时候,它从不掉链子。


工程师默默收藏了:

颜料还能跨界做电池?


普鲁士蓝更炸的跨界,在能源领域


现在全世界在热火朝天地研发钠离子电池用来替代锂电池,钠比锂便宜得多、储量也大得多。而普鲁士蓝的“近亲”——普鲁士蓝类似物PBAs(把部分铁换成锰、钴、镍等),正好是钠电池正极材料的种子选手[3]。它的晶体内部全是纳米级孔道,像块“分子海绵”,钠离子可以自由钻进去、钻出来,实现快速充放电。


更妙的是,普鲁士蓝还有个“变色”的本事,在充放电过程中,三价铁可以被可逆地还原为二价铁。这时,原本导致蓝色的电荷转移效应消失,蓝色褪去,变成“普鲁士白”[4]


普鲁士蓝和普鲁士白

来源:ACEM Energy


这种价态的可逆切换,正是其存储和释放电荷的关键。低成本、高容量,且有望实现长寿命,简直是为储能而生的[5]


2025年,中国科研团队在该领域取得了多项突破:东北大学团队通过在普鲁士白中引入镍离子抑制了导致电池衰减的Jahn-Teller效应,显著提高了循环多次后的容量保持率[6]。哈工大、浙大等团队通过调控氰基配位电子结构,实现了高可逆容量[7]



快来加入跨界大神的朋友圈……

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跨界大神普鲁士蓝的好友列表里,已经躺着艺术家、医生和工程师了。下一个“蓝朋友”会是你吗???


三种方式,加入普鲁士蓝的好友列表~


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参考文献


[1] 赵骏秀,彭晓波,王春燕,等.普鲁士蓝或联合血液灌流治疗急性铊中毒的疗效分析[J].中华危重病急救医学,2018,30(7):695-698.

[2] 伍浩松.美国食品与药物管理局批准将普鲁士蓝用于铯或铊的辐射治疗[J].国外核新闻,2003,(10):24.

[3] 杨欢,李纯纯,和亮,等.普鲁士蓝类储钠正极材料的改性策略进展[J].材料工程,2025,53(7):42-56.

[4] Maeikien, R. , Niaura, G. , & Malinauskas, A. . (2011). Electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide at prussian blue modified electrode: an in situ raman spectroelectrochemical study. Journal of electroanalytical chemistry, 660(1), 140-146.

[5] Clavelin, A., Fehse, M., Sougrati, M. T., Escudero, C., Stievano, L., López, G. A., Galceran, M., & Saurel, D. (2026). Mitigating structural deterioration via partial substitution with Fe in Mn-based Prussian white cathodes for Na-ion batteries. Journal of Materials Chemistry A, 14(12), 7150–7161. https://doi.org/10.1039/D5TA08040A

[6] Ren, Kang‐Rui, Chen, L. , Liu, Chao‐Zhi, Tian, Y. , Leng, Xin‐Yi, & Jiang, Ming‐Na, et al. (2025). Ligand field electronic state regulation of monoclinic prussian white toward highly stable sodium‐ion batteries. Advanced Materials, 37(38).

[7] Wang, Y., Yan, J., Xie, B., Meng, Y., Fu, C., et al. Tuning cyanide coordination electronic structure enables stable Prussian blue analogues for sodium-ion batteries. Nature Communications, 2025, 16: 10083. DOI: 10.1038/s41467-025-65062-x


作者:张伊宁,上海科技馆展教中心
策划&编辑:一星期、小鼹鼠
科学审核:纪明华,中国科学院上海高等研究院 博士

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