一種抗uv線/紅外及增強(qiáng)顏色與色牢度的光子晶體材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種抗UV線/紅外及增強(qiáng)顏色與色牢度的光子晶體材料(包括涂層、薄膜、粉末、纖維等形態(tài))，該材料具備蛋白石型或反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)，其中，蛋白石型結(jié)構(gòu)光子晶體中色素均勻分布在微球上面，調(diào)整其反射峰波長(zhǎng)使其分別落在紫外、可見(jiàn)及紅外區(qū)域，從而分別起到抗紫外線、增強(qiáng)顏色及調(diào)控溫度的作用；反蛋白石型結(jié)構(gòu)光子晶體中，色素均勻分布在填充材料中，調(diào)整其反射峰波長(zhǎng)使其分別落在紫外、可見(jiàn)及紅外區(qū)域，從而分別起到抗紫外線、增強(qiáng)顏色及調(diào)控溫度的作用。由于本發(fā)明原料易取，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單(無(wú)基底選擇性、成功率高)，功能針對(duì)性強(qiáng)，具備廣泛的應(yīng)用和極強(qiáng)的實(shí)際推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】
-種抗UV線/紅外及増強(qiáng)顏色與色牢度的光子晶體材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及材料研發(fā)制備領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種抗UV線/紅外及增強(qiáng)顏色與色牢度 的光子晶體材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 結(jié)構(gòu)色又稱物理色，是通過(guò)光與材料的微觀有序結(jié)構(gòu)進(jìn)行干設(shè)、衍射、散射等而顯 出的顏色。例如，蛋白石色彩窠紛的外表并不是因?yàn)樗猩?，而是與蛋白石的亞微米級(jí) Si02形成的微觀有序的光子晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，幾何上的周期性使得某一特定波段的光在其光 子帶隙間發(fā)生干設(shè)、衍射、色散等，從而反射出特定波長(zhǎng)的光。
[0003] 但是，在實(shí)際應(yīng)用中，光子晶體仍具有其固有的缺陷：角度依賴性強(qiáng)，即隨著人視 線角度的變化，光子晶體將會(huì)顯示出不同的顏色，在大多數(shù)應(yīng)用中，理想的著色劑應(yīng)該是顏 色單一的，即顏色不會(huì)隨著人視線角度的變化而變化。
[0004] 為克服光子晶體結(jié)構(gòu)色的單一性缺陷，專利CN102702791A中報(bào)道了一種利用在微 球間的縫隙中填充黑色染料的方法制備的蛋白石結(jié)構(gòu)型光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料，利用黑色 染料吸收光子晶體禁帶光外的其余的透射光及背景光，W期獲得較為艷麗的顏色及較好的 單一性。
[0005] 由于黑色染料吸光程度高、幾乎能夠吸收全波段的可見(jiàn)光(450nm-750nm)，在達(dá)到 光子晶體顏色單一的同時(shí)，也會(huì)吸收部分光子禁帶光，從而使得結(jié)構(gòu)色得光譜強(qiáng)度整體降 低，造成顏色暗淡。且在該專利中，黑色染料的填隙方式(如圖1所示)會(huì)影響微球排列的有 序度（出現(xiàn)更多的位錯(cuò)或者別的缺陷），使得光子晶體的反射效果不理想，同時(shí)填充在蛋白 石型微球間的黑色染料容易出現(xiàn)泄漏的問(wèn)題，影響到材料的色牢度。
[0006] 除了顏色的基本要求外，商品市場(chǎng)的全球趨勢(shì)是發(fā)展和制造多功能高附加值的著 色商品，如顏色亮度可控、抗UV線、防老化、自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)等。因而，尋找一種顏色強(qiáng)度高、又 有極強(qiáng)著色牢度與高附加值的材料，成為了商品生產(chǎn)廠商乃至消費(fèi)者共同的訴求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能克服【背景技術(shù)】所存在缺 陷的一種抗UV線/紅外及增強(qiáng)顏色與色牢度的光子晶體材料。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0009] -種光子晶體材料，其形態(tài)呈涂層狀、薄膜狀、粉末狀或纖維狀，其具有由單分散 的膠體粒子自組裝而成的蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)，所述光子晶體結(jié)構(gòu)中均勻分布有彩色色 素，所述膠體粒子表面接枝有丙締酸支鏈，在所述丙締酸支鏈的作用下所述彩色色素均勻 地包覆在所述膠體粒子表面。
[0010] 優(yōu)選地，所述彩色色素的顏色為根據(jù)可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍（380皿-750皿)而劃分的六 種顏色之一，具體為紫色（380nm-450nm)、藍(lán)色（450nm-495nm)、綠色（495nm-570nm)、黃色 (570nm-590皿）、橘色巧90nm-620皿)及紅色(620皿-750皿)中的一種，所述光子晶體依據(jù)組 成其的膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，所述主反射峰的波長(zhǎng)范 圍需對(duì)應(yīng)于所添加的彩色色素的顏色，W消除光子晶體顏色的角度依賴性，增強(qiáng)其顏色的 鮮艷度和單一性，具體為：
[0011]
[0012] 優(yōu)選地，所述光子晶體依據(jù)組成其的膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射 峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紫外線的波長(zhǎng)范圍（10nm-380nm)內(nèi)，從而對(duì)紫外線進(jìn)行反射 和阻擋，W對(duì)分布在所述光子晶體中的色素 W及光子晶體所附著的基質(zhì)/產(chǎn)品起到紫外線 防護(hù)作用。
[0013] 優(yōu)選地，通過(guò)調(diào)整光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)調(diào)節(jié)光子晶體材料的顏色強(qiáng)度，隨著光子 晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加，光子晶體材料的反射強(qiáng)度呈線性增加，其顏色強(qiáng)度隨之增加。
[0014] 優(yōu)選地，所述光子晶體依據(jù)組成其的膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射 峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紅外線的波長(zhǎng)范圍（750nm-1000um)內(nèi)，從而對(duì)紅外線進(jìn)行反 射和阻擋，起到調(diào)節(jié)溫度的作用。
[0015] -種光子晶體材料，其為W蛋白石型光子晶體為模板，將填充材料的前驅(qū)體溶液 填充到所述模板的間隙中，或者將兩者按適當(dāng)比例直接混合，待填充材料固化后去除所述 模板而獲得的具有規(guī)則排列的球形空氣孔的反蛋白石型光子晶體，其形態(tài)呈涂層狀、薄膜 狀、粉末狀或纖維狀，所述填充材料的前驅(qū)體溶液由彩色色素溶液與填充材料溶液按 (0.001-0.1):1的質(zhì)量比復(fù)合而成。
[0016] 優(yōu)選地，所述彩色色素的顏色為根據(jù)可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍（380皿-750皿)而劃分的六 種顏色之一，具體為紫色（380nm-450nm)、藍(lán)色（450nm-495nm)、綠色（495nm-570nm)、黃色 (570nm-590皿）、橘色巧90nm-620皿)及紅色(620皿-750皿)中的一種，且所述彩色顏色應(yīng)與 所述光子晶體的反射峰的波長(zhǎng)相匹配，W消除=維光子晶體顏色的角度依賴性，增強(qiáng)其顏 色的鮮艷度和單一性，具體為：
[0017]
[0018] 優(yōu)選地，所述光子晶體依據(jù)其模板的膠體粒子的粒徑大小和填充材料的折射率W 及伸縮率調(diào)整其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紫外線的波長(zhǎng)范圍（Wnm-38化m)內(nèi)， 從而對(duì)紫外線進(jìn)行反射和阻擋，W對(duì)分布在所述光子晶體中的色素 W及光子晶體所附著的 基質(zhì)/產(chǎn)品起到紫外線防護(hù)作用。
[0019] 所述反射峰的波長(zhǎng)依據(jù)組成光子晶體的填充材料的折射率及空氣孔的孔徑控制 調(diào)整，所述空氣孔的孔徑要根據(jù)模板中微球的粒徑、填充材料的伸縮率來(lái)確定。
[0020] 優(yōu)選地，通過(guò)調(diào)整光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)調(diào)節(jié)光子晶體材料的顏色強(qiáng)度，隨著光子 晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加，光子晶體材料的反射強(qiáng)度呈線性增加，其顏色強(qiáng)度隨之增加。
[0021] 優(yōu)選地，所述光子晶體依據(jù)組成其的膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射 峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紅外線的波長(zhǎng)范圍（750nm-1000um)內(nèi)，從而對(duì)紅外線進(jìn)行反 射和阻擋，起到調(diào)節(jié)溫度的作用。
[0022] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1、在蛋白石結(jié)構(gòu)型光子晶體的膠體粒子上接枝丙締酸支鏈，W絳住其周?chē)牟噬?色素，防止色素泄漏，并避免色素?zé)o序的填隙方式影響膠體粒子排列的有序度；
[0024] 2、調(diào)整材料的反射峰波長(zhǎng)W獲得顏色增強(qiáng)或其余高附加值的材料:當(dāng)反射峰的波 長(zhǎng)落在可見(jiàn)光區(qū)域時(shí)，針對(duì)相應(yīng)波長(zhǎng)添加對(duì)應(yīng)顏色的色素，提升光譜強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)顏色的單 一性，使其無(wú)角度依賴;當(dāng)調(diào)整反射峰的波長(zhǎng)使其落在紫外線波長(zhǎng)區(qū)域時(shí)，能有效反射紫外 線，保護(hù)材料中的色素及材料所附著的基質(zhì)；當(dāng)反射峰的波長(zhǎng)落在紅外區(qū)域時(shí)，能有效反射 和阻擋紅外線，調(diào)控溫度；
[0025] 3、利用有選擇性的彩色色素提升了反蛋白石型光子晶體材料的顏色強(qiáng)度，填補(bǔ)了 光子晶體在反蛋白石型結(jié)構(gòu)上的空白；
[0026] 4、可增加材料中光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)W進(jìn)一步提升材料的顏色強(qiáng)度；
[0027] 5、擴(kuò)展了材料的用途：由于其反射波長(zhǎng)在紅外、紫外及可見(jiàn)光區(qū)域可調(diào)，適用于汽 車(chē)噴漆、墻體粉刷、紡織印染、化妝品、抗紫外線材料、抗紅外線材料等多個(gè)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為傳統(tǒng)蛋白石型光子晶體與色素結(jié)合示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明蛋白石型光子晶體與色素結(jié)合示意圖；
[0030] 圖3為不同形態(tài)及不同結(jié)構(gòu)的材料的SEM圖；
[0031] 圖4為具備蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜與無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的薄 膜的光譜曲線對(duì)比圖；
[0032] 圖5為添加綠色色素與添加黑色色素的光子晶體反射率對(duì)比圖；
[0033] 圖6為具備反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜與無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的 薄膜的光譜曲線對(duì)比圖；
[0034] 圖7為具備蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)與不具備光子結(jié)構(gòu)的涂層材料在添加等量色素 后的色牢度測(cè)試圖；
[0035] 圖8為具備反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)與不具備光子結(jié)構(gòu)的涂層材料在添加等量色 素后的色牢度測(cè)試圖；
[0036] 圖9為具備蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料隨光子晶體結(jié)構(gòu)增 加而顏色增強(qiáng)的反射光譜圖及其對(duì)應(yīng)的照片；
[0037] 圖10為具備反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料隨光子晶體結(jié) 構(gòu)而增加顏色增強(qiáng)的反射光譜圖及其對(duì)應(yīng)的照片；
[0038] 圖11為具備蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層與無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的 涂層在紅外光照射下溫度變化曲線對(duì)比圖W及相應(yīng)材料反射光譜曲線對(duì)比圖；
[0039] 圖12為具備反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層與無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu) 的涂層在紅外光照射下溫度變化曲線對(duì)比圖W及相應(yīng)材料反射光譜曲線對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0041 ] 實(shí)施例1
[0042] 可見(jiàn)光部分可W根據(jù)可見(jiàn)光的顏色大致分為六個(gè)部分:紫色(380nm-450nm)、藍(lán)色 (450nm-495nm)，綠色（495nm-570nm)、黃色（570nm-590nm)、橘色（590nm-620nm)、紅色 (620nm-750nm)〇
[0043] 物體之所W會(huì)有多種顏色的主要原因就在于物體對(duì)光譜成分選擇性的吸收與反 射，因此當(dāng)選擇某一粒徑范圍的PS微球，制備出具有特定波長(zhǎng)范圍的主反射峰的蛋白石結(jié) 構(gòu)光子晶體時(shí)，蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體將產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)構(gòu)色。當(dāng)在該蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的 微球表面均勻滲雜分布微量的相應(yīng)顏色色素時(shí)，即可制得顏色增強(qiáng)蛋白石型光子晶體。微 量色素的顏色與光子晶體的結(jié)構(gòu)色的顏色相同，不僅消除了光子晶體結(jié)構(gòu)色的角度依賴 性，并將色素的顏色效果進(jìn)行放大，提升了顏色的鮮艷度和單一性。但是假若加入的不是對(duì) 應(yīng)顏色的色素，則會(huì)產(chǎn)生顏色的疊加，最后產(chǎn)品的顏色鮮艷度將會(huì)下降，并會(huì)失去顏色的單 一性。
[0044] PS微球的折射率為1.59,其微球粒徑及W其制備出的蛋白石光子晶體的反射峰波 長(zhǎng)的關(guān)系可根據(jù)下式推斷：
[0045] a、已知粒徑 d，波長(zhǎng) A = 2.0509d+100.74(nm)，100nm<d<1000nm;
[0046] b、已知波長(zhǎng) A，粒徑 d = 0.4656Al-33.691(nm)，305nmai<2151nm。
[0047] 從而有下表：
[004引
LU049」接看，制備劇色増強(qiáng)型巧料與小具備化于晶體結(jié)構(gòu)、只具備等量色素的涂料^^進(jìn) 行對(duì)比。
[0050] -、制備具有蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)、且其添加的色素顏色與其結(jié)構(gòu)色對(duì)應(yīng)的薄 膜：
[0化1 ] 1、通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為10化m-1000皿），制備粒徑185皿、220皿、 235nm、300nm的單分散聚苯乙締微球乳液，固含量約為10%(w/v)，作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用時(shí)用 水稀釋到2wt. % :
[0052] 1. 1、稱取0.175g過(guò)硫酸錠于燒杯中，加入20mL去離子水使溶解；
[0053] 1.2、分別量取3.92血、3.33血、3.08mL、2. OOmL丙締酸和38.5mL苯乙締，溶于300mL 去離子水，于500mL四口燒瓶中25化/min攬拌，打開(kāi)冷卻水，通入氮?dú)夤呐?0min;
[0054] 1.3油浴加熱至70°C穩(wěn)定后，加入過(guò)硫酸錠水溶液，在攬拌、冷卻水打開(kāi)、氮?dú)獗Ｗo(hù) 下反應(yīng)7小時(shí)。
[0055] 2、將某一顏色色素溶液(0.5wt.%)與聚苯乙締微球乳液（Iwt.%，體積比為0.02) 混合均勻，超聲分散后即為顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料，其中粒徑18511111、22〇11111、23511111、30〇11111的單 分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng)添加藍(lán)色色素、綠色色素、黃色色素和紅色色素。其中，多制備 一份220nm的單分散聚苯乙締微球溶液，并添加黑色色素。
[0056] 3、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料涂覆在玻璃片上，自然干燥即可獲得藍(lán)色、綠色、黃色 和紅色的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層。
[0057] 該步驟中，可采用加熱干燥的方式替代自然干燥，W縮短制備時(shí)間，但溫度應(yīng)控制 在30°C -40°C W獲得理想的自組裝排列效果。
[005引4、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層放置烘箱，IOCTC低溫處理10分鐘后從玻璃片上掲下 來(lái)，即可獲得藍(lán)色、綠色、黃色和紅色的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜。
[0059] 圖2所示是本實(shí)施例所采用的，經(jīng)改良后的聚苯乙締微球制備的蛋白石型光子晶 體結(jié)構(gòu)示意圖，在聚苯乙締微球上接枝的丙締酸支鏈能很好的固定色素分子，實(shí)現(xiàn)微球與 色素的結(jié)合。在溶液狀態(tài)時(shí)，彩色色素均勻分散在微球乳液中，在微球乳液逐漸干燥后聚苯 乙締微球上的丙締酸支鏈將彩色緊緊地絳住，使得色素分子均勻地包覆在微球外面，不影 響微球排列的有序性，獲得最佳的顯示效果。
[0060] 二、制備不具備光子晶體結(jié)構(gòu)、只具備等量色素的薄膜：
[0061 ] 1、按上述方法制備粒徑為185nm、220nm、235nm、300nm的單分散微球乳液。
[0062] 2、將多種粒徑的單分散微球乳液按1:1:1:1混合后，添加少量0.5wt. %色素溶液 (色素溶液與微球乳液的體積比為0.02)，涂覆在玻璃片上，自然干燥即可獲得無(wú)光子晶體 結(jié)構(gòu)的普通色素涂層。
[0063] 3、將此無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的普通色素涂層放置烘箱，IOCTC低溫處理10分鐘后從玻 璃片上掲下來(lái)，即可獲得不具備光子晶體結(jié)構(gòu)、只具備等量色素的薄膜。
[0064] =、對(duì)比1:將有光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜和無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的普通色 素薄膜放在一起，肉眼即可看出有光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜比無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu) 的普通色素薄膜的顏色更加鮮艷。分別測(cè)量有光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜和無(wú)光 子晶體結(jié)構(gòu)的普通色素薄膜的SEM圖片、光譜。
[0065] 如圖3(a)所示的是本實(shí)施例所獲得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層的SEM圖，可W看出，聚 苯乙締微球粒徑均一，呈面屯、立方密堆積，空間上各個(gè)方向折射率差值相同；如圖3(b)所示 的是不同粒徑混合的無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)涂層的SEM圖，粒徑不統(tǒng)一，堆積無(wú)秩序。
[0066] 如圖4所示，圖中實(shí)線為顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的光譜曲線，虛線為對(duì)照的無(wú)光子晶 體結(jié)構(gòu)的薄膜的光譜曲線，與添加等量色素的無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的普通薄膜材料相比，添加 微量色素的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料的顏色強(qiáng)度呈幾何式增加，有著近10倍的顏色強(qiáng)度。
[0067] 結(jié)論:粒徑分別為為185nm、220皿、235nm、30化m的聚苯乙締微球的蛋白石型光子 晶體結(jié)構(gòu)的反射峰波長(zhǎng)（大約分別為480nm、552nm、583nm、716nm)恰好分別落在藍(lán)色 (450nm-495nm)，綠色（495nm-570nm)、黃色（570nm-590nm)、紅色（620nm-750nm)區(qū)域，微量 色素與對(duì)應(yīng)的光子晶體結(jié)合，不僅消除了光子晶體結(jié)構(gòu)色的角度依賴性，并將色素的顏色 效果進(jìn)行放大，提升了顏色的鮮艷度和單一性。其中，本實(shí)施例所采用的色素(藍(lán)色、綠色、 黃色、紅色)并非個(gè)例，聚苯乙締微球乳液還可W與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[0068] 對(duì)比2:將W粒徑220nm制成，同樣具有光子晶體結(jié)構(gòu)，但添加的分別是綠色色素與 黑色色素的光子晶體材料進(jìn)行對(duì)比。如圖5所示的是兩種光子晶體材料的反射率對(duì)比圖，可 W看出，由于黑色素幾乎能夠吸收全波段的可見(jiàn)光(450nm-750nm)，其反射率整體低于綠色 色素，而反射率是反射光譜強(qiáng)度的直接指標(biāo)，反射率高，則顏色更為艷麗，故而，采用黑色素 會(huì)使得光子晶體結(jié)構(gòu)的光譜強(qiáng)度整體降低，而添加與光子晶體對(duì)應(yīng)光譜的彩色色素就可W 避免運(yùn)種情況，彩色色素會(huì)吸收光子禁帶光外的其它可見(jiàn)光，而對(duì)光子晶體禁帶光的吸收 量極少，在達(dá)到和黑色色素實(shí)現(xiàn)顏色單一性目的的同時(shí)，也保證了較添加黑色色素材料更 高的顏色鮮艷度。
[0069] 實(shí)施例2
[0070] 根據(jù)實(shí)施例1中所述的利用色彩生成原理及光子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)色彩的幾何式放大結(jié) 論，制備具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)材料:選用聚苯乙締微球作為膠體粒子，制備具有蛋 白石結(jié)構(gòu)的模板，再將填充材料的前軀體溶液填充到模板的間隙中，或者將兩者按適當(dāng)比 例直接混合，待填充材料固化后去除所述模板W獲得具有規(guī)則排列的球形空氣孔的反蛋白 石型光子晶體。
[0071] 反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的調(diào)控:同實(shí)施例1，反蛋白石型結(jié)構(gòu)光子晶體的反射波長(zhǎng) 可W通過(guò)選擇不同粒徑的微球來(lái)改變，需要注意的是，此中需要考慮去除模板后填充材料 的伸縮效應(yīng)，即模板去除后的球形空氣孔的孔徑D不等于微球的粒徑d。
[0072] 已知，蠶絲蛋白的折射率為1.54,考慮蠶絲蛋白的伸縮率，模板微球粒徑、空氣桐 大小及W其制備出的反蛋白石光子晶體的反射峰波長(zhǎng)的關(guān)系可根據(jù)下式推斷：
[0073] a、已知微球粒徑d(200<d<350皿），球形空氣孔的孔徑D = I. 185714d,反射峰入= 1.4261D，換算后，反射峰 A= 1.6909d;
[0074] b、已知微球粒徑d(350<d<1000nm)，球形空氣孔的孔徑D = 1.3808d-66.635,反射 峰入=1.4228D-20.6462，換算后，反射峰 A= 1.9646d-89.308;
[00"75] C、已知反射峰波長(zhǎng)A，微球粒徑d = 0.5914M338nm<K598nm);
[0076] d、已知反射峰波長(zhǎng)A，微球粒徑d = 0.5083A1+46.067 (598
[0077] nma<1875nm);
[0078] 下表為W蠶絲蛋白為填充材料的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的微球粒徑、結(jié)構(gòu)色及添 加色素對(duì)照表：
[0079]
[0080] ~具體步驟為:
[0081] 1、制備模板：
[0082] 1.1、按實(shí)施例1中所述的通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為l(K)nm-1000nm)， 分別制備粒徑28化111、340加1、350]11]1、400]11]1的單分散聚苯乙締微球乳液，所添加的丙締酸分 別為2.33mL、1.67mL、1.33mL、1.77mL及0.33mL丙締酸，所添加的苯乙締為38.5mL;
[0083] 1.2、將某一粒徑的聚苯乙締微球乳液(100ul，2wt.%)鋪滿在平整的玻璃片上，放 入40°C烘箱干燥，獲得聚苯乙締模板。
[0084] 2、制備前軀體溶液:從蠶雖獲得蠶絲蛋白溶液，固含量約為5%(w/v)的制備，作為 基本材料，使用時(shí)用水稀釋到2wt. % :
[0085] 2.1、將碎蠶雖用0.05%(w/v)碳酸氨鋼洗涂去除絲膠，然后用去離子水洗涂，自然 干燥；
[0086] 2.2、在60°(：將所得的干燥蠶絲纖維溶解在9.2111〇1/1漠化裡溶液中，在用透析的方 法在蒸饋水中析出漠化裡，得到濃度大約5%(w/v)的蠶絲蛋白溶液。
[0087] 3、分別將藍(lán)色、綠色、黃色、橘色、紅色色素溶液(0.5wt. % )與對(duì)應(yīng)粒徑的聚苯乙 締微球乳液(2wt. %)、蠶絲蛋白溶液(2wt. % )按體積比3:150:50混合均勻，即獲得顏色增 強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料。
[008引此步驟中色素溶液與填充材料溶液(蠶絲蛋白溶液)的質(zhì)量比可按(0.001-0.1): 1 的配比調(diào)配，當(dāng)色素溶液所占的質(zhì)量比提高時(shí)，最終獲得的材料色彩相應(yīng)的更加鮮艷。
[0089] 4、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料涂覆在玻璃片上，自然干燥固化后，最后浸入四氨巧 喃4h去除聚苯乙締微球，最后將蠶絲光子晶體薄膜從玻璃片上掲下來(lái)，即獲得反蛋白石型 顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜。
[0090] 5、分別將藍(lán)色、綠色、黃色、橘色、紅色色素溶液（0.5wt. % )與蠶絲蛋白溶液 (2wt.%)按體積比1:50混合均勻后，涂覆在玻璃片上，待干燥固化后掲下來(lái)，即獲得無(wú)光子 晶體結(jié)構(gòu)、含有等量色素的普通蠶絲薄膜。
[0091] 圖3(c)為本實(shí)施例所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的SEM圖，可W看出，其為反蛋白石 型的光子晶體結(jié)構(gòu)，空桐有序均勻，呈面屯、立方排列結(jié)構(gòu)；圖3(d)為本實(shí)施例所得無(wú)光子晶 體結(jié)構(gòu)、含等量色素的普通蠶絲薄膜的沈M圖，可W看出，普通蠶絲薄膜非常平整，無(wú)任何可 辨認(rèn)的幾何結(jié)構(gòu)。
[0092] 如圖6所示，圖中實(shí)線為顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的光譜曲線(滲入藍(lán)色、黃色、橘色色 素的光子晶體結(jié)構(gòu)），虛線為對(duì)照的無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的薄膜的光譜曲線，與添加等量色素的 無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的普通薄膜材料相比，添加微量色素的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料的顏色強(qiáng) 度呈幾何式增加，有著近3-5倍的顏色強(qiáng)度。
[0093] 其中，本實(shí)施例所采用的色素（藍(lán)色、綠色、黃色、橘色、紅色)并非個(gè)例，蠶絲蛋白 溶液還可W與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[0094] 實(shí)施例3
[0095] 選用聚苯乙締微球(PS)作為膠體粒子，制備具有反射紫外線性能的蛋白石型光子 晶體結(jié)構(gòu)的涂料。
[0096] 紫外線的波長(zhǎng)范圍為10nm-380nm，調(diào)整光子晶體的反射峰波長(zhǎng)(反射峰波長(zhǎng)與微 球粒徑的關(guān)系可根據(jù)實(shí)施例1中的關(guān)系式計(jì)算），使其落在紫外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)，就能對(duì)紫外 線進(jìn)行反射與阻擋，從而很好的保護(hù)光子晶體中的色素及其所附著的基質(zhì)/產(chǎn)品。
[0097] 具體制備方法為：
[0098] 1、通過(guò)實(shí)施例1中所述無(wú)皂乳液聚合的方法制備粒徑為130nm的單分散聚苯乙締 微球乳液，所添加的丙締酸的量為4.83ml，苯乙締為38.5ml;
[0099] 2、分別將藍(lán)色和黃色色素溶液(0.5wt. % )與聚苯乙締微球乳液(體積比為0.02) 混合均勻，超聲分散均勻，即獲得顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料。
[0100] 3、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料涂覆在玻璃片上，自然干燥即可獲得顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色 涂層。
[0101] 4、進(jìn)行抗紫外線強(qiáng)度測(cè)試:將所獲得的涂層放在紫外光照射下5小時(shí)，每1小時(shí)測(cè) 一次，并記錄檢測(cè)結(jié)果。所用的紫外光是美國(guó)Spec化onics公司生產(chǎn)的SB-IOOP高強(qiáng)度紫外 線燈產(chǎn)生的365nm波長(zhǎng)紫外線，中屯、強(qiáng)度為4800yW/cm2,樣品與光源距離為15厘米，照射角 度約37°。
[0102] 5、制備具有等量色素但不具備光子晶體結(jié)構(gòu)的涂層：
[0103] 通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法，制備粒徑130nm、220nm、300nm的單分散聚苯乙締微球 乳液，固含量約為10%(w/v)，作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用時(shí)用水稀釋到2wt.%，具體制備方法參考 步驟1.1-1.3，對(duì)應(yīng)添加4.83mL、3.33mL、2. OOmL丙締酸；將S種不同粒徑的微球等量混合 后，分別將藍(lán)色和黃色色素溶液（〇.5wt. % )與混合粒徑的聚苯乙締微球乳液(體積比為 0.02)混合均勻，超聲分散均勻，即獲得不具備光子晶體結(jié)構(gòu)且具有等量色素的涂料;將此 涂料涂覆在玻璃片上，自然干燥即可獲得不具備光子晶體結(jié)構(gòu)且具有等量色素的涂層。
[0104] 6、對(duì)所獲得的不具備光子晶體結(jié)構(gòu)的涂層進(jìn)行相同的紫外線測(cè)試，并記錄結(jié)果。
[0105] 7、對(duì)比：圖7為依據(jù)步驟4與步驟6的測(cè)試記錄所作出的、具備光子晶體結(jié)構(gòu)與不具 備光子結(jié)構(gòu)的材料在添加等量色素后的色牢度測(cè)試圖。可W看出，添加藍(lán)色色素的，在紫外 光照射4小時(shí)W內(nèi)，有著光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的顏色強(qiáng)度的仍維持在 80% W上，而無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的等量色素涂層的顏色強(qiáng)度，在2小時(shí)后顏色強(qiáng)度已達(dá)到 60%，在4小時(shí)后顏色強(qiáng)度大約為27%，到達(dá)1/e的半衰期花費(fèi)了大約3.25小時(shí)；添加黃色色 素的，在紫外光照射5.5小時(shí)W內(nèi)，有著光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的顏色強(qiáng) 度的仍維持在80% W上，而無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的等量色素涂層的顏色強(qiáng)度，在2小時(shí)后顏色強(qiáng) 度已達(dá)到70%，在5.5小時(shí)后顏色強(qiáng)度大約為30%，到達(dá)1/e的半衰期花費(fèi)了大約5.25小時(shí)。
[0106] 結(jié)論:粒徑為130皿的聚苯乙締微球乳液經(jīng)自組裝后形成的蛋白石型光子晶體結(jié) 構(gòu)的反射峰波長(zhǎng)(大約為36化m)恰好落在紫外區(qū)（Wnm-380nm)，具備紫外防護(hù)作用。其中， 本實(shí)施例所采用的色素(藍(lán)色與黃色)并非個(gè)例，聚苯乙締微球溶液還可W與其他多種色素 顏色進(jìn)行融合。
[0107] 實(shí)施例4
[0108] 根據(jù)實(shí)施例3中所述的利用反射峰對(duì)紫外光進(jìn)行有效反射的原理，制備具有反蛋 白石結(jié)構(gòu)的抗紫外線顏色增強(qiáng)型涂層:選用聚苯乙締微球與填充材料溶液直接混合作為原 料，涂覆于基底上，待其自然干燥固化后，再用腐蝕液去除聚苯乙締微球，制備具有反射紫 外線性能的反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)型涂層。
[0109] 該涂層的制備方法具體為：
[0110] 1、通過(guò)實(shí)施例1所述的無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為lOOnm-lOOOnm)，制備粒 徑215nm的單分散聚苯乙締微球乳液，其中添加的丙締酸量為3.42mL，苯乙締為38.5mL。
[0111] 2、根據(jù)實(shí)施例2所述的方法制備蠶絲蛋白溶液。
[0112] 3、分別將藍(lán)色和黃色色素溶液(0.5wt.%)與聚苯乙締微球乳液(2wt. %)、蠶絲蛋 白溶液(2wt. % )按體積比3:150:50混合均勻，即獲得顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料。
[0113] 4、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料涂覆在玻璃片上，自然干燥固化后，在此涂料上涂上 一層四氨巧喃溶液并用聚四氣乙締薄膜蓋住減少揮發(fā)，或者直接浸入四氨巧喃地去除聚苯 乙締微球(后者模板去除更干凈，最后得到的反蛋白石涂層反射效果更佳），獲得反蛋白石 型顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層。
[0114] 5、進(jìn)行抗紫外線強(qiáng)度測(cè)試:將所獲得的涂層放在紫外光照射下5小時(shí)，每1小時(shí)測(cè) 一次，并記錄檢測(cè)結(jié)果。所用的紫外光是美國(guó)Spec化onics公司生產(chǎn)的SB-IOOP高強(qiáng)度紫外 線燈產(chǎn)生的365nm波長(zhǎng)紫外線，中屯、強(qiáng)度為4800yW/cm2,樣品與光源距離為15厘米，照射角 度約37°。
[0115] 6、制備具有等量色素但不具備光子晶體結(jié)構(gòu)的涂層：
[0116] 分別將藍(lán)色和黃色色素溶液(0.5wt.%)與蠶絲蛋白溶液（2wt.%)按體積比3:50 混合均勻，即獲得不具備光子晶體結(jié)構(gòu)且具有等量色素的涂料;將此涂料涂覆在玻璃片上， 自然干燥即可獲得不具備光子晶體結(jié)構(gòu)且具有等量色素的涂層。
[0117] 7、對(duì)所獲得的不具備光子晶體結(jié)構(gòu)的涂層進(jìn)行相同的紫外線測(cè)試，并記錄結(jié)果。
[0118] 8、對(duì)比：圖8為依據(jù)步驟5與步驟7的測(cè)試記錄所作出的、具備光子晶體結(jié)構(gòu)與不具 備光子結(jié)構(gòu)的材料在添加等量色素后的色牢度測(cè)試圖。可W看出，添加藍(lán)色色素的，在紫外 光照射4小時(shí)W內(nèi)，有著光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的顏色強(qiáng)度的仍維持在 80% W上，而無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的等量色素涂層的顏色強(qiáng)度，在2小時(shí)后顏色強(qiáng)度已達(dá)到 55%，在4小時(shí)后顏色強(qiáng)度大約為25%，到達(dá)1/e的半衰期花費(fèi)了大約3.25小時(shí)；添加黃色色 素的，在紫外光照射5.5小時(shí)W內(nèi)，有著光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的顏色強(qiáng) 度的仍維持在80% W上，而無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的等量色素涂層的顏色強(qiáng)度，在2小時(shí)后顏色強(qiáng) 度已達(dá)到80%，在5.5小時(shí)后顏色強(qiáng)度大約為30%，到達(dá)1/e的半衰期花費(fèi)了大約5.25小時(shí)。
[0119] 結(jié)論:粒徑為215nm的聚苯乙締微球與蠶絲蛋白溶液混合后去除PS模板得到的反 蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的反射峰波長(zhǎng)(大約為364nm)恰好落在紫外區(qū)（10nm-380nm)，具備 紫外防護(hù)作用。其中，本實(shí)施例所采用的色素(藍(lán)色與黃色)并非個(gè)例，蠶絲蛋白溶液還可W 與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[0120] 實(shí)施例5
[0121] 制備具有多層蛋白石結(jié)構(gòu)的PS薄膜：
[0122] 1、通過(guò)實(shí)施例1所述的方法制備粒徑300nm的單分散聚苯乙締微球乳液，分別將 Iul紅色色素溶液(0.5wt. %)與1111、1〇111、1加1、2〇111、2加1的300皿粒徑的聚苯乙締微球乳 液(2wt.%)充分混合，超聲分散后鋪滿在平整的玻璃片（lcm*lcm)上，放入40°C烘箱干燥后 得到所需的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層。
[0123] 2、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層放置烘箱，IOCTC低溫處理10分鐘后從玻璃片上掲下 來(lái)，即可獲得層數(shù)不同的的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜，其中l(wèi)ul、10ul、l加 l、20ul、2加1的單分散 聚苯乙締微球乳液分別對(duì)應(yīng)的是層數(shù)為1，8，19,28,38的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層。
[0124] 3、對(duì)比：通過(guò)SEM來(lái)測(cè)量蛋白石結(jié)構(gòu)的層數(shù)，測(cè)量不同層數(shù)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色PS薄 膜同一區(qū)域的光譜。
[0125] 圖9為本實(shí)施例所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的反射率變化W及對(duì)應(yīng)的照片，可W 看出，隨著光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加，顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的反射強(qiáng)度呈近似線性增加，與 添加等量色素的無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的普通薄膜材料相比，有I層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié) 構(gòu)色薄膜材料有近4倍的顏色強(qiáng)度，有8層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料有近9 倍的顏色強(qiáng)度，有19層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料有近20倍的顏色強(qiáng)度，有 28層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料有近27倍的顏色強(qiáng)度，有38層光子晶體結(jié)構(gòu) 的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料有近33倍的顏色強(qiáng)度，其中顏色的增強(qiáng)倍數(shù)與光子晶體的蛋白 石結(jié)構(gòu)的層數(shù)近似呈線性關(guān)系。
[01%]其中，本實(shí)施例所采用的色素(紅色色素)并非個(gè)例，蠶絲蛋白溶液還可W與其他 多種色素顏色進(jìn)行融合。
[0127] 實(shí)施例6
[0128] 誘注法制備具有多層反蛋白石結(jié)構(gòu)的蠶絲蛋白薄膜：
[0129] 1、模板的制備：
[0130] 通過(guò)實(shí)施例2所述的方法制備粒徑400nm的單分散聚苯乙締微球乳液，分別將0、 30ul、60ul、90ul的400nm粒徑的聚苯乙締微球乳液鋪滿在平整的玻璃片（lcm*lcm)上，放入 40°C烘箱干燥。
[0131] 2、前驅(qū)體的填充與固化：
[0132] 通過(guò)實(shí)施例2所述的方法制備制備蠶絲蛋白溶液，固含量約為5% (w/v)，作為基本 材料，使用時(shí)用水稀釋到將某一顏色色素溶液（2ul，0.5wt.%)與蠶絲蛋白溶液 (IOOul，0.5wt. % )混合均勻后，誘注到聚苯乙締模板（lcm*lcm)中，室溫靜置一夜，待其自 然干燥。
[0133] 3、模板的去除：
[0134] 將上述蠶絲蛋白溶液填充及固化后的樣品浸入四氨巧喃中地，再將薄膜從玻璃基 底上掲下來(lái)，即得到所需的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色蠶絲蛋白薄膜，其中〇、3〇111、6〇111、9〇111的單分 散聚苯乙締微球分別對(duì)應(yīng)的是反蛋白石結(jié)構(gòu)層數(shù)為0,9,25,30的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜。
[0135] 4、對(duì)比：通過(guò)沈M來(lái)測(cè)量顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色蠶絲蛋白薄膜的層數(shù)，測(cè)量不同層數(shù)的顏 色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色蠶絲蛋白薄膜同一區(qū)域的光譜。
[0136] 圖10為本實(shí)施例所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的光譜圖W及對(duì)應(yīng)的照片，可W看 出，隨著光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加，顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜的反射強(qiáng)度呈近似線性增加，與添 加等量色素的無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的普通薄膜材料相比，有9層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 色薄膜材料有近10倍的顏色強(qiáng)度，有25層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料有近30 倍的顏色強(qiáng)度，有30層光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色薄膜材料有近40倍的顏色強(qiáng)度，其 中顏色的增強(qiáng)倍數(shù)與光子晶體的反蛋白石結(jié)構(gòu)的層數(shù)近似呈線性關(guān)系。
[0137] 其中，本實(shí)施例所采用的色素(紅色)并非個(gè)例，蠶絲蛋白溶液還可W與其他多種 色素顏色進(jìn)行融合。
[013引實(shí)施例7
[0139] 選用聚苯乙締微球(PS)作為膠體粒子，制備具有自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度性能的蛋白石型光 子晶體結(jié)構(gòu)的涂料。
[0140] 紅外線的波長(zhǎng)范圍為750nm-1000um，調(diào)整光子晶體的反射峰波長(zhǎng)(反射峰波長(zhǎng)與 微球粒徑的關(guān)系如實(shí)施例1中所述)使其落在紅外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)，就能對(duì)紅外線進(jìn)行反射與 阻擋，帶來(lái)美觀的同時(shí)也能自動(dòng)調(diào)節(jié)光子晶體所附著的基質(zhì)或產(chǎn)品的溫度。
[0141] 該涂料的制備方法具體為：
[0142] 1、通過(guò)實(shí)施例1所述的無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為lOOnm-lOOOnm)，制備粒 徑370nm的單分散聚苯乙締微球乳液，所添加的丙締酸量為0.83mL，所添加的苯乙締為 38.SmLo
[0143] 2、分別將藍(lán)色和黃色色素溶液(0.5wt. % )與聚苯乙締微球乳液(體積比為0.02) 混合均勻，超聲分散均勻，即獲得可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的光子晶體涂料。
[0144] 3、將此涂料涂覆在玻璃片和燒杯外壁上，自然干燥即可獲得涂層一次的可自動(dòng)調(diào) 節(jié)溫度的光子晶體涂層。
[0145] 4、將此涂料涂覆在燒杯外壁和內(nèi)壁上，自然干燥即可獲得涂層兩次的可自動(dòng)調(diào)節(jié) 溫度的光子晶體涂層。
[0146] 5、進(jìn)行溫度測(cè)試:將水銀溫度計(jì)的溫度測(cè)量端放置在帶有光子晶體涂層的圓形燒 杯內(nèi)（杯口已密封），放在紅外光照射下2min，同步記錄溫度測(cè)試結(jié)果。所用的紅外光是歐普 公司生產(chǎn)的歐普機(jī)制取暖泡(紅外線機(jī)制)產(chǎn)生的波長(zhǎng)不明的紅外線，功率為275W，樣品與 光源距離為10厘米，照射角度約90°。
[0147] 6、對(duì)比：圖11為依據(jù)步驟5的測(cè)試記錄所作出的、具備光子晶體結(jié)構(gòu)與不具備光子 結(jié)構(gòu)的材料在添加等量色素后的溫度測(cè)試圖和兩種材料的光譜圖對(duì)比?？蒞看出，在紅外 光照射2min內(nèi)，參考物(無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的）的溫度從30°C上升到55°C，而有著兩次涂層的 光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的溫度一直比參考物的溫度低4~fTC，有一層涂 層的光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的溫度一直比參考物的溫度低2~：TC ;右側(cè) 光譜圖中藍(lán)色實(shí)線為本實(shí)施例所得的自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度涂層的反射光譜，黑色實(shí)線為無(wú)光子晶 體結(jié)構(gòu)的普通涂層的反射光譜，在近紅外區(qū)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度涂層有較高的反射率，但是普通 涂層對(duì)近紅外光的反射率很低。
[0148] 結(jié)論:粒徑為370皿的聚苯乙締微球乳液經(jīng)自組裝后形成的蛋白石型光子晶體結(jié) 構(gòu)的反射峰波長(zhǎng)(大約為88化m)恰好落在紅外區(qū)（750nm-1000um)，對(duì)紅外線有很好的反射 作用，具備自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度作用。其中，本實(shí)施例所采用的色素(藍(lán)色與黃色)并非個(gè)例，聚苯 乙締微球溶液還可W與其他多種色素顏色進(jìn)行融合，如果不滲入色素也可W達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié) 溫度的效果，美觀方面不如前者。
[0149] 實(shí)施例8
[0150] 根據(jù)實(shí)施例7中所述的利用蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)紅外光有效反射來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié) 溫度的結(jié)論，制備具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度涂層:選用聚苯乙締微球與蠶絲蛋 白溶液直接混合作為原料，涂覆于基底上，待其自然干燥固化后，再用腐蝕液去除聚苯乙締 微球，制備具有反射紅外線性能的反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的涂層。
[0151] 該涂料的制備方法具體為：
[0152] 1、通過(guò)實(shí)施例1所述的無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為lOOnm-lOOOnm)，制備粒 徑450nm的單分散聚苯乙締微球乳液，所添加的丙締酸為0.27mL，所添加的苯乙締為 38.SmLo
[0153] 2、根據(jù)實(shí)施例2所述的方法制備蠶絲蛋白溶液。
[0154] 3、分別將藍(lán)色和黃色色素溶液(0.5wt. % )與聚苯乙締微球乳液(2wt. %)、蠶絲蛋 白溶液(2wt. % )按體積比3:150:50混合均勻，即獲得可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的涂料。
[0155] 4、將此涂料涂覆在玻璃片和燒杯外壁上，自然干燥固化后，在此涂料上涂上一層 四氨巧喃溶液并用聚四氣乙締薄膜蓋住減少揮發(fā)，或者直接浸入四氨巧喃地去除聚苯乙締 微球(后者模板去除更干凈，最后得到的反蛋白石涂層反射效果更佳），獲得一次涂層的反 蛋白石型可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的光子晶體涂層。
[0156] 5、將此涂料涂覆在燒杯外壁和內(nèi)壁上，自然干燥固化后，在此涂料上涂上一層四 氨巧喃溶液并用聚四氣乙締薄膜蓋住減少揮發(fā)，或者直接浸入四氨巧喃4h去除聚苯乙締微 球(后者模板去除更干凈，最后得到的反蛋白石涂層反射效果更佳），獲得兩次涂層的反蛋 白石型可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的光子晶體涂層。
[0157] 6、進(jìn)行溫度測(cè)試:將水銀溫度計(jì)的溫度測(cè)量端放置在帶有光子晶體涂層的圓形燒 杯內(nèi)（杯口已密封），放在紅外光照射下2min，同步記錄溫度測(cè)試結(jié)果。所用的紅外光是歐普 公司生產(chǎn)的歐普機(jī)制取暖泡(紅外線機(jī)制)產(chǎn)生的波長(zhǎng)不明的紅外線，功率為275W，樣品與 光源距離為10厘米，照射角度約90°。
[0158] 7、對(duì)比：圖12為依據(jù)步驟6的測(cè)試記錄所作出的、具備光子晶體結(jié)構(gòu)與不具備光子 結(jié)構(gòu)的材料在添加等量色素后的溫度測(cè)試圖和兩種材料的光譜圖對(duì)比?？蒞看出，在紅外 光照射2min內(nèi)，參考物(無(wú)光子晶體結(jié)構(gòu)的）的溫度從29°C上升到58°C，而有著兩次涂層的 光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的溫度一直比參考物的溫度低3~4.5°C，有著一 層的光子晶體結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂層材料的溫度一直比參考物的溫度低1~2°C;右側(cè) 光譜圖中藍(lán)色實(shí)線為本實(shí)施例所得的自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度涂層的反射光譜，黑色實(shí)線為無(wú)光子晶 體結(jié)構(gòu)的普通涂層的反射光譜，在近紅外區(qū)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度涂層有較高的反射率，但是普通 涂層對(duì)近紅外光的反射率很低。
[0159] 結(jié)論:粒徑為450nm的聚苯乙締微球與蠶絲蛋白溶液混合后去除PS模板得到的反 蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的反射峰波長(zhǎng)（大約為800~1000 nm)恰好落在紅外區(qū)（750nm- lOOOum)，對(duì)紅外線有很好的反射作用，具備自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度作用。其中，本實(shí)施例所采用的色 素(藍(lán)色與黃色)并非個(gè)例，聚苯乙締微球溶液還可W與其他多種色素顏色進(jìn)行融合，如果 不滲入色素也可W達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的效果，美觀方面不如前者。
[0160] 實(shí)施例9
[0161] 噴霧干燥法制備蛋白石型顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末
[0162] 實(shí)施例1中所述的具有蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)、且其添加的色素顏色與其結(jié)構(gòu)色 對(duì)應(yīng)的涂料也可采用噴霧干燥法進(jìn)行制備，獲得的材料形態(tài)為粉末，步驟如下：
[0163] 1、通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為10化m-lOOOnm)，制備粒徑160nm、220nm、 3(K)nm的單分散聚苯乙締微球乳液，固含量約為10%(w/v)，作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用時(shí)用水稀釋 到. %。具體制備辦法參考實(shí)施例1，對(duì)應(yīng)添加4.33mL、3.33mL、2.OOmL丙締酸；
[0164] 2、將某一顏色色素溶液(0.5wt.%)與聚苯乙締微球乳液(2wt.%，體積比為0.02) 混合均勻，超聲分散后待用，其中粒徑160nm、220nm、300nm的單分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng) 添加紫色色素、綠色色素和紅色色素；
[0165] 3、打開(kāi)噴霧干燥機(jī)后設(shè)置噴霧干燥參數(shù):進(jìn)口溫度150°C，出口溫度80°C，蠕動(dòng)累 蠕動(dòng)速度400mL/hour，風(fēng)機(jī)速度60化，然后打開(kāi)風(fēng)機(jī)和加熱器進(jìn)行預(yù)熱15min，進(jìn)出口溫度 達(dá)設(shè)置值時(shí)，打開(kāi)空壓機(jī)、通針、蠕動(dòng)累，調(diào)節(jié)噴霧壓力〇.25MPa，最后將經(jīng)分散好后的混合 溶液進(jìn)行噴霧干燥，一分鐘W內(nèi)噴霧干燥完成，得到顏色增強(qiáng)光子晶體材料。
[0166] 圖3(e)為本實(shí)施例所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末的SEM圖，可W看出，其為蛋白石型 的光子晶體結(jié)構(gòu)，微球排列有序均勻，近似呈面屯、立方排列結(jié)構(gòu)。
[0167] 其中，本實(shí)施例所采用的色素（紫色、綠色、紅色)并非個(gè)例，聚苯乙締微球乳液還 可W與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[016引實(shí)施例10
[0169] 噴霧干燥法制備反蛋白石型顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末
[0170] 實(shí)施例9中所述的采用噴霧干燥法制備具有蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)、且其添加的 色素顏色與其結(jié)構(gòu)色對(duì)應(yīng)的粉末，也可制備出反蛋白石結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末，步驟 如下：
[0171 ] 1、通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為10化m-1000皿），制備粒徑250皿、320皿、 4(K)nm的單分散聚苯乙締微球乳液，固含量約為10%(w/v)，作為模板結(jié)構(gòu)，使用時(shí)用水稀釋 到. %。具體制備辦法參考實(shí)施例1，對(duì)應(yīng)添加2.83mL、1.67mL、0.33mL丙締酸；
[0172] 2、制備蠶絲蛋白溶液:從蠶雖獲得蠶絲蛋白溶液，固含量約為5% (w/v)的制備，作 為基本材料，使用時(shí)用水稀釋到2wt. %，具體制備辦法參考實(shí)施例2;
[0173] 3、一步法制備顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末原料：
[0174] 將某一顏色色素溶液（0.5wt.%)與聚苯乙締微球乳液（2wt. %)、蠶絲蛋白溶液 (2wt. % )按體積比3:150: 50混合均勻，即獲得顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料，其中粒徑160nm、 22化m、300nm的單分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng)添加紫色色素、綠色色素和紅色色素;打開(kāi)噴 霧干燥機(jī)后按照實(shí)施例9設(shè)置噴霧干燥參數(shù)，將經(jīng)分散好后的混合溶液進(jìn)行噴霧干燥，一分 鐘W內(nèi)噴霧干燥完成，得到顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末原料。
[0175] 或者，兩步法制備顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末原料：
[0176] 將某一顏色色素溶液(0.5wt.%)與蠶絲蛋白溶液(2wt. %，體積比為3:50)混合均 勻待用;打開(kāi)噴霧干燥機(jī)后按照實(shí)施例9設(shè)置噴霧干燥參數(shù)，將某一粒徑的微球乳液進(jìn)行噴 霧干燥，一分鐘W內(nèi)噴霧干燥完成;將所得粉末放置l〇〇°C烘箱中IOmin，取出后待其自然冷 卻至室溫時(shí)，投入到已滲入色素溶液的蠶絲蛋白溶液中靜置化后取出，其中粒徑160nm、 220nm、30化m的單分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng)添加紫色色素、綠色色素和紅色色素的蠶絲 蛋白溶液，將濕潤(rùn)的粉末放置在聚四氣乙締薄膜上室溫水平靜置一夜，待蠶絲蛋白溶液干 燥固化后，即得到顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末原料。
[0177] 4、將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色原料浸入四氨巧喃4h去除聚苯乙締微球后取出，獲得反蛋 白石型顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末。
[0178] 圖3(f)為本實(shí)施例所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色粉末的SEM圖，可W看出，其為反蛋白石 型的光子晶體結(jié)構(gòu)，孔桐有序均勻，近似呈面屯、立方排列結(jié)構(gòu)。
[0179] 其中，本實(shí)施例所采用的色素（紫色、綠色、紅色)并非個(gè)例，蠶絲蛋白溶液還可W 與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[0180] 實(shí)施例11
[0181] 實(shí)施例1中所述的具有蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)、且其添加的色素顏色與其結(jié)構(gòu)色 對(duì)應(yīng)的涂料也可采用提拉涂覆法/模板強(qiáng)制法進(jìn)行制備，獲得的材料形態(tài)為纖維，步驟如 下：
[0182] 1、通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為10化m-1000皿），制備粒徑160皿、220皿、 3(K)nm的單分散聚苯乙締微球乳液，固含量約為10%(w/v)，作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用時(shí)用水稀釋 到. %。具體制備辦法參考實(shí)施例1，對(duì)應(yīng)添加4.33mL、3.33mL、2.OOmL丙締酸；
[0183] 2、將某一顏色色素溶液(0.5wt.%)與聚苯乙締微球乳液(2wt.%，體積比為0.02) 混合均勻，超聲分散后待用，其中粒徑160nm、220nm、300nm的單分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng) 添加紫色色素、綠色色素和紅色色素；
[0184] 3、采用提拉涂覆法:將干凈的纖維原料浸入分散好后的混合溶液中，設(shè)置提拉速 度3um/s，溫度30°C-4(rC，待提拉完成后靜置一段時(shí)間取出，即得到顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原 料，最后將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料放置烘箱，IOOC低溫處理10分鐘，即得到蛋白石型 顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維材料。
[0185] 或者采用模板強(qiáng)制法:將經(jīng)分散好后的混合溶液注射入0.3um的毛細(xì)玻璃管中，靜 置約一天后(也可靜置于烘箱3(TC-4(rC-夜），待毛細(xì)管中微球溶液干燥固化后，即得到顏 色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料，最后將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料放置烘箱，l〇〇°C低溫處理10分 鐘，將毛細(xì)管弄碎，或者將纖維原料浸入稀氨氣酸中地后取出，即得到蛋白石型顏色增強(qiáng)結(jié) 構(gòu)色纖維材料。
[0186] 圖3(g-h)為本實(shí)施例采用提拉涂覆法所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維的沈M圖，可W 看出，其為蛋白石型的光子晶體結(jié)構(gòu)，微球排列有序均勻，近似呈面屯、立方排列結(jié)構(gòu)。
[0187] 其中，本實(shí)施例所采用的色素（紫色、綠色、紅色)并非個(gè)例，聚苯乙締微球乳液還 可W與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[018引實(shí)施例12
[0189] 實(shí)施例11中所述的采用模板強(qiáng)制法制備具有蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)、且其添加的 色素顏色與其結(jié)構(gòu)色對(duì)應(yīng)的纖維材料，也可制備出反蛋白石結(jié)構(gòu)的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維材 料，步驟如下：
[0190] 1、通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法(粒徑范圍為10化m-1000皿），制備粒徑250皿、320皿、 4(K)nm的單分散聚苯乙締微球乳液，固含量約為10%(w/v)，作為模板結(jié)構(gòu)，使用時(shí)用水稀釋 到. %。具體制備辦法參考實(shí)施例1，對(duì)應(yīng)添加2.83mL、1.67mL、0.33mL丙締酸；
[0191] 2、制備蠶絲蛋白溶液:從蠶雖獲得蠶絲蛋白溶液，固含量約為5% (w/v)的制備，作 為基本材料，使用時(shí)用水稀釋到2wt. %，具體制備辦法參考實(shí)施例2;
[0192] 3、一步法制備顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料：
[0193] 將某一顏色色素溶液（0.5wt.%)與聚苯乙締微球乳液（2wt. %)、蠶絲蛋白溶液 (2wt. % )按體積比3:150: 50混合均勻，即獲得顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色涂料，其中粒徑160nm、 220nm、300nm的單分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng)添加紫色色素、綠色色素和紅色色素。
[0194] 采用提拉涂覆法:將干凈的纖維原料浸入分散好后的混合溶液中，設(shè)置提拉速度 3um/s，溫度30°C-4(rC，待提拉完成后靜置一段時(shí)間取出，即得到顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原 料。
[01M]或者采用模板強(qiáng)制法:將混合均勻后的混合溶液注射入0.3um的毛細(xì)玻璃管中，靜 置約一天后(也可靜置于烘箱4(TC一夜），待毛細(xì)管中微球溶液干燥固化后，即得到顏色增 強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料。
[0196] 或者，兩步法制備顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料：
[0197] 將某一顏色色素溶液(0.5wt.%)與蠶絲蛋白溶液(2wt. %，體積比為3:50)混合均 勻待用；
[0198] 采用提拉涂覆法:將干凈的纖維原料浸入分散好的某一粒徑的微球乳液中，設(shè)置 提拉速度3um/s，溫度30°C-4(rC，待提拉完成后靜置一段時(shí)間后，再次浸入蠶絲蛋白與色素 混合溶液中，其中粒徑160nm、220nm、300nm的單分散聚苯乙締微球乳液對(duì)應(yīng)添加紫色色素、 綠色色素和紅色色素的蠶絲蛋白溶液，設(shè)置提拉速度3um/s，溫度30°C-40°C，待提拉完成后 靜置一段時(shí)間，即得到顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料。
[0199] 或者采用模板強(qiáng)制法:將某一粒徑的微球乳液注射入0.3um的毛細(xì)玻璃管中，靜置 約一天后(也可靜置于烘箱3(TC-4(rC-夜），待毛細(xì)管中微球溶液干燥固化后，再將已滲入 色素溶液的蠶絲蛋白溶液注射到毛細(xì)管中，其中粒徑160nm、220nm、30化m的單分散聚苯乙 締微球乳液對(duì)應(yīng)添加紫色色素、綠色色素和紅色色素的蠶絲蛋白溶液，室溫靜置一夜，待蠶 絲蛋白溶液干燥固化后，即得到顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料。
[0200] 4、模板的去除：
[0201] 將此顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維原料浸入四氨巧喃4h去除聚苯乙締微球后取出，將毛細(xì) 管弄碎，或者將纖維原料浸入稀氨氣酸中4h后取出，即得到反蛋白石型顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖 維材料。
[0202] 圖3(i-j)為本實(shí)施例中采用模板強(qiáng)制法所得的顏色增強(qiáng)結(jié)構(gòu)色纖維的沈M圖，可 W看出，其為反蛋白石型的光子晶體結(jié)構(gòu)，孔桐有序均勻，近似呈面屯、立方排列結(jié)構(gòu)。
[0203] 其中，本實(shí)施例所采用的色素（紫色、綠色、紅色)并非個(gè)例，蠶絲蛋白溶液還可W 與其他多種色素顏色進(jìn)行融合。
[0204] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光子晶體材料，其特征在于:其形態(tài)呈涂層狀、薄膜狀、粉末狀或纖維狀，其具有 由單分散的膠體粒子自組裝而成的蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)，所述光子晶體結(jié)構(gòu)中均勻分布 有彩色色素，所述膠體粒子表面接枝有丙烯酸支鏈，在所述丙烯酸支鏈的作用下所述彩色 色素均勻地包覆在所述膠體粒子表面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體材料，其特征在于:所述彩色色素的顏色為根據(jù) 可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍（380nm-750nm)而劃分的六種顏色之一，具體為紫色（380nm-450nm)、藍(lán)色 (450nm_495nm)、綠色（495nm_570nm)、黃色（570nm-590nm)、橘色（590nm-620nm)及紅色 (620nm-750nm)中的一種，所述光子晶體依據(jù)組成其的膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整 其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，所述主反射峰的波長(zhǎng)范圍需對(duì)應(yīng)于所添加的彩色色素的顏色，以 消除光子晶體顏色的角度依賴性，增強(qiáng)其顏色的鮮艷度和單一性，具體為：3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體材料，其特征在于:所述光子晶體依據(jù)組成其的 膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紫外線的波長(zhǎng)范 圍（10nm-380nm)內(nèi)，從而對(duì)紫外線進(jìn)行反射和阻擋，以對(duì)分布在所述光子晶體中的色素以 及光子晶體所附著的基質(zhì)/產(chǎn)品起到紫外線防護(hù)作用。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體材料，其特征在于:通過(guò)調(diào)整光子晶體結(jié)構(gòu)的層 數(shù)調(diào)節(jié)光子晶體材料的顏色強(qiáng)度，隨著光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加，光子晶體材料的反射強(qiáng) 度呈線性增加，其顏色強(qiáng)度隨之增加。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體材料，其特征在于:所述光子晶體依據(jù)組成其的 膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紅外線的波長(zhǎng)范 圍（750nm-1000um)內(nèi)，從而對(duì)紅外線進(jìn)行反射和阻擋，起到調(diào)節(jié)溫度的作用。6. -種光子晶體材料，其特征在于:其為以蛋白石型光子晶體為模板，將填充材料的前 驅(qū)體溶液填充到所述模板的間隙中，或者將兩者按適當(dāng)比例直接混合，待填充材料固化后 去除所述模板而獲得的具有規(guī)則排列的球形空氣孔的反蛋白石型光子晶體，其形態(tài)呈涂層 狀、薄膜狀、粉末狀或纖維狀，所述填充材料的前驅(qū)體溶液由彩色色素溶液與填充材料溶液 按(0.001-0.1):1的質(zhì)量比復(fù)合而成。7. 根據(jù)權(quán)利要6所述的一種光子晶體材料，其特征在于:所述彩色色素的顏色為根據(jù)可 見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍（380nm-750nm)而劃分的六種顏色之一，具體為紫色（380nm-450nm)、藍(lán)色 (450nm_495nm)、綠色（495nm_570nm)、黃色（570nm-590nm)、橘色（590nm-620nm)及紅色 (620nm-750nm)中的一種，且所述彩色顏色應(yīng)與所述光子晶體的反射峰的波長(zhǎng)相匹配，以消 除三維光子晶體顏色的角度依賴性，增強(qiáng)其顏色的鮮艷度和單一性，具體為：所述反射峰的波長(zhǎng)依據(jù)組成光子晶體的填充材料的折射率及空氣孔的孔徑控制調(diào)整， 所述空氣孔的孔徑要根據(jù)模板中微球的粒徑、填充材料的伸縮率來(lái)確定。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光子晶體材料，其特征在于:所述光子晶體依據(jù)其模板的 膠體粒子的粒徑大小和填充材料的折射率以及伸縮率調(diào)整其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，使其波 長(zhǎng)落入紫外線的波長(zhǎng)范圍（10nm-380nm)內(nèi)，從而對(duì)紫外線進(jìn)行反射和阻擋，以對(duì)分布在所 述光子晶體中的色素以及光子晶體所附著的基質(zhì)/產(chǎn)品起到紫外線防護(hù)作用。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光子晶體材料，其特征在于:通過(guò)調(diào)整光子晶體結(jié)構(gòu)的層 數(shù)調(diào)節(jié)光子晶體材料的顏色強(qiáng)度，隨著光子晶體結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加，光子晶體材料的反射強(qiáng) 度呈線性增加，其顏色強(qiáng)度隨之增加。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光子晶體材料，其特征在于:所述光子晶體依據(jù)組成其 的膠體粒子的折射率及粒徑大小調(diào)整其主反射峰的波長(zhǎng)范圍，使其波長(zhǎng)落入紅外線的波長(zhǎng) 范圍（750nm-1000um)內(nèi)，從而對(duì)紅外線進(jìn)行反射和阻擋，起到調(diào)節(jié)溫度的作用。
【文檔編號(hào)】G02B1/00GK106019416SQ201610463759
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】劉向陽(yáng), 胡帆
【申請(qǐng)人】廈門(mén)大學(xué)