一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜及其制備方法，所述光子晶體薄膜包括：反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜和液體涂層，反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜是將聚合物前軀體溶液均勻滲入蛋白石型光子晶體的孔隙中，聚合并除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)得到的，具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色；選用液體浸潤所述聚合物光子晶體薄膜，并在其表面形成液體涂層；光子晶體薄膜的結(jié)構(gòu)色及浸潤性可以人為調(diào)控。本發(fā)明將浸潤液體的光子晶體的結(jié)構(gòu)色與其光滑的表面性能結(jié)合起來，使人工制備的三維反蛋白石型光子晶體薄膜成功地具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色和可控的浸潤性能，填補了人為調(diào)控光子晶體薄膜的顏色和浸潤性工作的空白，實現(xiàn)了良好的機械性能和光學(xué)性能的完美結(jié)合。
【專利說明】一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光子晶體制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界中的生命具有億萬年的進化歷史，向自然學(xué)習(xí)是新材料發(fā)展的永恒主題。從生物中獲得啟發(fā)，實現(xiàn)宏觀和微觀的統(tǒng)一，模擬生物體某一個方面的特異性功能，實現(xiàn)新材料的設(shè)計和制備，是向自然學(xué)習(xí)的新理念。
[0003]拉力調(diào)控仿生光滑光子晶體結(jié)構(gòu)薄膜，類似于聚集在一起覆蓋我們眼睛的眼淚，當(dāng)它被拉伸時就會改變性能。拉伸操作導(dǎo)致光子晶體結(jié)構(gòu)納米孔洞變大或者變小，因而導(dǎo)致連續(xù)的液面發(fā)生變形，即當(dāng)拉伸拉力調(diào)控仿生光滑光子晶體結(jié)構(gòu)薄膜時，其結(jié)構(gòu)色會發(fā)生改變而且表面粗糙。這兩種特征只是通過拉伸就能夠被快速、完美的操控。
[0004]三維反蛋白石型光子晶體薄膜是由層狀有序的空洞結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，這種三維反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)在自然界中存在，也可以通過復(fù)制蛋白石型光子晶體模版得到。存在于自然界中的三維反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)通常都具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色，但是，由于受到浸潤性調(diào)控的局限，人工制備反蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)受到了限制。目前，同時進行人為調(diào)控光子晶體薄膜的顏色和浸潤性的工作仍然是空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜及其制備方法，能夠使三維反蛋白石型光子晶體薄膜同時具備鮮亮的結(jié)構(gòu)色和良好的浸潤性，且其結(jié)構(gòu)色和浸潤性可以人為調(diào)控。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜，包括:反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜和液體涂層；所述反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜是將聚合物前軀體溶液均勻滲入蛋白石型光子晶體的孔隙中，聚合并除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)得到的；選用液體浸潤所述聚合物光子晶體薄膜，在其表面形成所述液體涂層。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色；所述光子晶體薄膜的結(jié)構(gòu)色及浸潤性是可以人為調(diào)控的。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種制備權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的方法，該制備方法具體步驟包括:
(1)制備蛋白石型光子晶體薄膜:選擇直徑為200~400nm的單分散性納米粒子，按照三維蛋白石型光子晶體薄膜的制備方法，將所述納米粒子制備成蛋白石型光子晶體薄膜；
(2)制備反蛋白石型光子晶體薄膜:將聚合物前軀體溶液均勻滲入步驟(I)中制備的蛋白石型光子晶體的孔隙中，聚合后，除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)，得到有序的反蛋白石型光子晶體薄膜；(3)制備液體浸潤的光子晶體薄膜:向步驟(2)中制備的反蛋白石型光子晶體薄膜表面滴加浸潤液體，使其完全浸潤，形成液體涂層，得到結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控光子晶體結(jié)構(gòu)薄膜。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(I)中，所述單分散性納米粒子為金屬氧化物、無機鹽、聚電解質(zhì)、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔納米粒子、金和銀中的至少一種。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(I)中，所述三維蛋白石型光子晶體薄膜的制備方法為豎直沉積法、刮膜法、旋轉(zhuǎn)涂膜法、提拉法、氣相沉積法和電沉積法中的至少一種。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述蛋白石型光子晶體薄膜的厚度為400 nm~400Wn。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(2 )中，所述聚合物前軀體溶液為甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、醋酸丁酸纖維素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸縮水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷和聚氨酯中的至少一種。
[0013]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述聚合物前軀體溶液的聚合方法為熱聚合和紫外光聚合中的至少一種。
[0014]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(2)中，除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的方法為酸腐蝕、堿腐蝕和熱燒除中的至少一種。
[0015]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(3)中，浸潤液體為硅油、乙醇和超純水中的至少一種。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明基于向自然學(xué)習(xí)的新理念，在制備三維反蛋白石型光子晶體薄膜時，將浸潤液體的光子晶體的結(jié)構(gòu)色與其光滑的表面性能結(jié)合起來，使人工制備的三維反蛋白石型光子晶體薄膜成功地具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色和可控的浸潤性能，填補了人為調(diào)控光子晶體薄膜的顏色和浸潤性工作的空白，實現(xiàn)了良好的機械性能和光學(xué)性能的
完美結(jié)合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜及其制備方法的光子晶體薄膜示意圖；
附圖中各部件的標(biāo)記如下:1.反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜，2.液體涂層。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0019]實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0020]請參閱圖1,本發(fā)明實施例包括:
一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜，包括:反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜和液體涂層；所述反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜是將聚合物前軀體溶液均勻滲入蛋白石型光子晶體的孔隙中，聚合并除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)得到的，具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色；選用液體浸潤所述的聚合物光子晶體薄膜，在其表面形成所述液體涂層；所述光子晶體薄膜的結(jié)構(gòu)色及浸潤性是可以人為調(diào)控的。
[0021]所述蛋白石型光子晶體薄膜的組成納米粒子為金屬氧化物、無機鹽、聚電解質(zhì)、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔納米粒子、金和銀中的至少一種。
[0022]所述蛋白石型光子晶體薄膜是按照三維蛋白石型光子晶體薄膜的制備方法進行制備的，其制備方法為豎直沉積法，刮膜法，旋轉(zhuǎn)涂膜法，提拉法，氣相沉積法和電沉積法中的至少一種。
[0023]所述聚合物前軀體溶液為甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、醋酸丁酸纖維素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸縮水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷及聚氨酯中的至少一種。
[0024]實施例1
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜，其特征在于，包括:反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜和液體涂層；所述反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜是將聚合物前軀體溶液均勻滲入蛋白石型光子晶體的孔隙中，聚合并除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)得到的；選用液體浸潤所述聚合物光子晶體薄膜，在其表面形成所述液體涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜，其特征在于，所述反蛋白石型聚合物光子晶體薄膜具有鮮亮的結(jié)構(gòu)色；所述光子晶體薄膜的結(jié)構(gòu)色及浸潤性是可以人為調(diào)控的。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的方法，其特征在于，該制備方法具體步驟包括: (1)制備蛋白石型光子晶體薄膜:選擇直徑為200~400nm的單分散性納米粒子，按照三維蛋白石型光子晶體薄膜的制備方法，將所述納米粒子制備成蛋白石型光子晶體薄膜； (2)制備反蛋白石型光子晶體薄膜:將聚合物前軀體溶液均勻滲入步驟(I)中制備的蛋白石型光子晶體的孔隙中，聚合后，除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)，得到有序的反蛋白石型光子晶體薄膜； (3)制備液體浸潤的光子晶體薄膜:向步驟(2)中制備的反蛋白石型光子晶體薄膜表面滴加浸潤液體，使其完全浸潤，形成液體涂層，得到結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控光子晶體結(jié)構(gòu)薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述單分散性納米粒子為金屬氧化物、無機鹽、聚電解質(zhì)、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔納米粒子、金和銀中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述三維蛋白石型光子晶體薄膜的制備方法為豎直沉積法、刮膜法、旋轉(zhuǎn)涂膜法、提拉法、氣相沉積法和電沉積法中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述蛋白石型光子晶體薄膜的厚度為400 nm~400 Mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述聚合物前軀體溶液為甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、醋酸丁酸纖維素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸縮水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷和聚氨酯中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚合物前軀體溶液的聚合方法為熱聚合和紫外光聚合中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，除去蛋白石型光子晶體結(jié)構(gòu)的方法為酸腐蝕、堿腐蝕和熱燒除中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)色及浸潤性雙調(diào)控的光子晶體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3 )中，浸潤液體為硅油、乙醇和超純水中的至少一種。
【文檔編號】C08J9/42GK103467773SQ201310416532
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】趙遠錦, 劉慈慧, 陸潔, 鄭付印, 顧忠澤 申請人:東南大學(xué)