膠體晶體彩虹膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光子晶體結構色制備技術領域，特別涉及一種飽和度可調控的S12膠體晶體彩虹膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]結構色，又稱物理色，是不含任何色素因素的純物理結構所產生的顏色。結構色的產生是由于光子晶體中光子帶隙，即禁帶的存在，當帶隙的范圍落在可見光范圍內，特定頻率的可見光將不能透過該晶體，這些不能傳播的光被超結構反射，在具有周期性結構的晶體表面形成相干衍射。這些很窄波段的光被眼睛所感知，就產生絢麗的結構色。
[0003]常見的膠體晶體主要有聚苯乙烯膠體晶體，聚甲基丙烯酸甲酯膠體晶體和S12膠體晶體。S12膠體晶體以其制備工藝簡單，不需要特殊的設備，制備過程不會造成任何環境污染等在結構色應用方面具有潛在的優勢。目前，膠體晶體的制備方法主要有電子微加工法、激光全息法和膠體自組裝法等。物理制備方法一般較為復雜、費時、成本高，又需要多個步驟才能完成。相比之下，膠體自組裝法是一種簡單、快速和廉價的化學制備方法。然而，膠體自組裝法制備的S12膠體晶體結構不可避免的會引入一些隨機的缺陷，比如堆垛層錯、粒子的缺失、取向的不可控制和位錯等，這些隨機缺陷會降低禁帶的反射率，散射禁帶以外波長的光。
[0004]目前，人工合成的S12膠體晶體膜通常呈色微弱，在自然光的條件下，只有有經驗的人在特定的角度下才可以察覺到彩虹色，而且顏色不夠絢麗，色飽和度低，因而限制了它的應用。如何提高S12膠體晶體彩虹膜的飽和度，并依據需求獲得不同飽和度的S12膠體晶體彩虹膜，實現對飽和度的調控成為一個研究方向。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種飽和度可調控的S12膠體晶體彩虹膜的制備方法，以解決目前S12膠體晶體彩虹膜呈色微弱，飽和度低，無法依據需求來調控飽和度的問題。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0007]—種飽和度可調控的S12膠體晶體彩虹膜的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)取平均粒徑為340± 10]11]1的5;[02微球，放入乙醇中攪拌均勾，配制成1-3￥1:%Si0j_$體溶液，超聲分散2-4h;
[0009](2)用去離子水清洗基片，分別在去離子水和乙醇中超聲清洗30-90min后烘干備用，將清洗過的基片垂直固定在已超聲分散的S12膠體溶液中，將其移入干燥箱，干燥時間為24-30h，干燥溫度為40-65°C，緩慢烘干得到組裝好的3丨02膠體晶體膜；
[0010](3)將從烘箱中取出的已經組裝好的S12膠體晶體膜放入真空離子噴涂鍍膜機中鍍鉑金膜，設置鍍膜電流為1mA，鍍膜時間為50-100S之間，使得S12膠體晶體膜表面的鉑金膜厚度控制在5_25nm之間。
[0011]所述基片為玻璃基片、金屬基片或有機基片。
[0012]通過定量改變鉑金膜的厚度來實現對PS膠體晶體彩虹膜飽和度的調控。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0014](I)本發明創造性地提出在S12膠體晶體膜表面鍍鉑金膜，使其在光子禁帶的反射率增強，通過對鉑金膜厚度的定量控制來改變光子禁帶的反射率，從而實現對S12膠體晶體彩虹膜飽和度的調控。
[0015](2)本發明所提供的方法工藝簡單，可操作性強，容易實現批量化生產，有望取代傳統色劑，在防偽和裝飾領域得到廣泛的應用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明S12膠體晶體彩虹膜的微觀形貌圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0018](I)取少量單分散性、均一性良好的平均粒徑為340± 1nm S12微球，放入一定量的乙醇中攪拌均勻，配制成濃度為l_3wt%Si02膠體溶液，超聲分散2-4h;
[0019](2)用去離子水清洗基片，分別在去離子水和乙醇中超聲清洗30-90min后烘干備用，將清洗過的基片垂直固定在已超聲分散的S12膠體溶液中，將其移入干燥箱，干燥時間為24-30h，干燥溫度為40-65°C，緩慢烘干得到組裝好的3丨02膠體晶體膜；
[0020](3)將從烘箱中取出的已經組裝好的S12膠體晶體膜放入真空離子噴涂鍍膜機中鍍鉑金膜，設置鍍膜電流為1mA，鍍膜時間為50-100S之間，使得S12膠體晶體膜表面的鉑金膜厚度控制在5nm-25nm之間，通過定量改變鉑金膜的厚度來實現對PS膠體晶體彩虹膜飽和度的調控。
[0021]本發明得到的S12膠體晶體彩虹膜微觀形貌如圖1所示，從圖中可以看出其微觀上呈現高質量的密排六方結構。宏觀上呈現絢麗的彩虹色，色飽和度隨S12膠體晶體膜表面所鍍鉑金膜厚度的增加顯著提高，實現了對其色飽和度的定量調控。
【主權項】
1.一種飽和度可調控的S12膠體晶體彩虹膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)取平均粒徑為340± 1nm的Si02微球，放入乙醇中攪拌均勾，配制成I_3wt % Si02膠體溶液，超聲分散2_4h; (2)用去離子水清洗基片，分別在去離子水和乙醇中超聲清洗30-90min后烘干備用，將清洗過的基片垂直固定在已超聲分散的S12膠體溶液中，將其移入干燥箱，干燥時間為24-30h，干燥溫度為40-65°C，緩慢烘干得到組裝好的S12膠體晶體膜； (3)將從烘箱中取出的已經組裝好的S12膠體晶體膜放入真空離子噴涂鍍膜機中鍍鉑金膜，設置鍍膜電流為1mA，鍍膜時間為50-100S之間，使得S12膠體晶體膜表面的鉑金膜厚度控制在5-25nm之間。2.根據權利要求1所述飽和度可調控的S12膠體晶體彩虹膜的制備方法，其特征在于，所述基片為玻璃基片、金屬基片或有機基片。3.根據權利要求1所述飽和度可調控的S12膠體晶體彩虹膜的制備方法，其特征在于，通過定量改變鉑金膜的厚度來實現對PS膠體晶體彩虹膜飽和度的調控。
【專利摘要】本發明涉及一種飽和度可調控的SiO2膠體晶體彩虹膜的制備方法，屬于光子晶體結構色制備技術領域。取平均粒徑為340±10nm？SiO2微球，配制成一定濃度的SiO2膠體溶液，超聲分散。將清洗過的基片垂直固定在超聲分散的SiO2膠體溶液中，放入烘箱中緩慢干燥。采用真空離子噴涂鍍膜機在組裝好的SiO2膠體晶體膜表面鍍厚度為5-25nm的鉑金膜，通過對鉑金膜厚度的定量控制來改變光子禁帶的反射率，實現對SiO2膠體晶體彩虹膜飽和度的調控。
【IPC分類】C23C28/00
【公開號】CN105671550
【申請號】CN201610078171
【發明人】王莉麗, 王秀鋒, 宮在磊, 伍媛婷, 劉派
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月3日