一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料及其制備與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)功能材料，特別涉及一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子晶體是一種具有在微米、亞微米等尺度上折射率呈現(xiàn)周期性變化的電介質(zhì)材 料。由于布拉格衍射作用，光子晶體材料會形成區(qū)別于色素顏色的結(jié)構(gòu)色。由于結(jié)構(gòu)色具 有耐候性好不褪色、環(huán)保和虹彩效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，其用于油墨在顯示、裝飾、防偽等領(lǐng)域具有廣 闊的應(yīng)用前景。常規(guī)制備光子晶體的方法既有"自上而下"(top-down)的物理加工方法，也 可以通過"自下而上"（bottom-up)的化學(xué)組裝法，組裝單分散的納米微球成密堆積周期結(jié) 構(gòu)，周期結(jié)構(gòu)排列的納米微球與球間填充介質(zhì)存在折射率差異，這種存在折射率差異的周 期結(jié)構(gòu)就形成了"光子禁帶"（Photonic Band Gap，PBG)。自組裝法由于具有成本低、方法 簡單、不需要復(fù)雜的設(shè)備，可以通過合成過程中對納米粒子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)的控制實(shí)現(xiàn)不同功 能的光子晶體制備等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 目前關(guān)于結(jié)構(gòu)色的文獻(xiàn)及專利大都是從結(jié)構(gòu)色的角度對其結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)， 光澤與色相都與禁帶波長λ直接對應(yīng)，在光譜上結(jié)構(gòu)色是一種單一波段的色光，其顏色純 正光澤明亮，但同時也因?yàn)槠洳ǘ螁我粺o法實(shí)現(xiàn)混合色相的調(diào)配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對結(jié)構(gòu)色的優(yōu)點(diǎn)與不足，提出光澤與色相分離的概念，提供一種具有光 澤與色相的光學(xué)功能材料。這種材料不僅僅利用納米微球與填充介質(zhì)周期結(jié)構(gòu)帶來的光子 禁帶結(jié)構(gòu)色。還將微球及填充介質(zhì)本身色相結(jié)合起來，通過調(diào)節(jié)二者色相的組合來獲得獨(dú) 立于結(jié)構(gòu)色之外更加豐富的色相，并將其與結(jié)構(gòu)色光譜結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)光澤與色相相對獨(dú) 立，獲得按需要隨意交叉組合的色澤的特殊效果。
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，所 述具有光學(xué)功能材料為以密堆積形式周期性緊密排布的納米微球?qū)?，納米微球間設(shè)置填充 介質(zhì)，并且所述具有光澤與色相的光學(xué)功能材料的光澤和色相相對獨(dú)立，所述光學(xué)功能材 料的光澤對應(yīng)任意單一波段光，其中所述光學(xué)功能材料的色相選自色相環(huán)中的任意一種色 相。
[0007] 上述技術(shù)方案中，所述納米微球周期性緊密排布形成1~50微米的納米微球?qū)印?br>[0008] 上述技術(shù)方案中，納米微球自身色相與填充介質(zhì)色相的組合，可實(shí)現(xiàn)光學(xué)功能材 料的色相調(diào)節(jié)。通過設(shè)置納米微球?qū)优c填充介質(zhì)的周期排布的特征以及折射率來設(shè)置所述 光學(xué)功能材料的光澤，其關(guān)系遵循如下公式：
【主權(quán)項】
1. 一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于，所述具有光學(xué)功能材料為以密 堆積形式周期性緊密排布的納米微球?qū)?，納米微球間設(shè)置填充介質(zhì)，并且所述具有光澤與 色相的光學(xué)功能材料的光澤和色相相對獨(dú)立，所述光學(xué)功能材料的光澤對應(yīng)任意單一波段 光，其中所述光學(xué)功能材料的色相選自色相環(huán)中的任意一種色相。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于，所述納 米微球的材料選自：聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化 鋯、四氧化三鐵或酚醛樹脂中的一種或一種以上的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于所述填充 介質(zhì)為液體填充介質(zhì)、固體填充介質(zhì)、內(nèi)部設(shè)有有色物質(zhì)的填充介質(zhì)、內(nèi)部設(shè)有有色物質(zhì)的 固體填充介質(zhì)中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于所述液體 填充介質(zhì)選自：硅油、礦物油、植物油或動物油脂的一種或一種以上混合液體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于所述的固 體填充介質(zhì)選自：二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、炭黑、硅樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯 酸樹脂、醇酸樹脂、聚酯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于，所述納 米微球的材料的折射率偏差在2%以下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于，所述納 米微球粒徑為80~llOOnm，單分散性PDI小于0. 5。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料，其特征在于，所述納 米微球選自至少一種彩色納米微球。
9. 一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 通過現(xiàn)有技術(shù)合成的納米微球自組裝形成以密堆積形式周期性排列的納米光子 晶體薄膜層； (2) 在納米微球的自組裝過程中或納米微球自組裝完成后在密堆積結(jié)構(gòu)的縫隙中設(shè) 置填充介質(zhì)以調(diào)節(jié)其光澤和色相。
10. 權(quán)利要求1所述的具有光澤與色相的光學(xué)功能材料在制備油墨色漿、顏料色粉、薄 膜涂層中的應(yīng)用。
11. 權(quán)利要求1所述的具有光澤與色相的光學(xué)功能材料以油墨色漿、顏料色粉或薄膜 涂層的形式在制備于涂料、印刷油墨、包裝涂層、日化美妝、防偽材料、傳感器件、光學(xué)元件 中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于光學(xué)功能材料，特別涉及一種具有光澤與色相的光學(xué)功能材料。所述具有光學(xué)功能材料為以密堆積形式周期性緊密排布的納米微球?qū)?，納米微球間設(shè)置填充介質(zhì)，并且所述具有光澤與色相的光學(xué)功能材料的光澤和色相相對獨(dú)立，所述光學(xué)功能材料的光澤對應(yīng)任意單一波段光，其中所述光學(xué)功能材料的色相選自色相環(huán)中的任意一種色相。本發(fā)明所述具有光澤和色相的光學(xué)功能材料光澤可以通過對光子晶體的帶隙的調(diào)控在紅外可見乃至紫外范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，而色相可以通過設(shè)置納米粒子與填充介質(zhì)色相的組合實(shí)現(xiàn)色相環(huán)的所有的色相。因此可以制備油墨色漿、顏料色粉、薄膜涂層應(yīng)用于涂料、印刷油墨、包裝涂層、日化美妝、防偽材料、傳感器件、光學(xué)元件中。
【IPC分類】G02B6-122
【公開號】CN104698536
【申請?zhí)枴緾N201510078604
【發(fā)明人】葉常青, 溫強(qiáng), 劉德云, 宋延林
【申請人】蘇州中科納福材料科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月13日