膠體晶體膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光子晶體結(jié)構(gòu)色制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低角度依賴高飽和度藍色Si02膠體晶體膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]S12膠體晶體的一個典型用途是在結(jié)構(gòu)色方面的應(yīng)用。S12膠體晶體結(jié)構(gòu)色因具有高亮度、永不褪色、虹彩現(xiàn)象、持久性和環(huán)境友好性而日益受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。S12膠體晶體以其制備工藝簡單，不需要特殊的設(shè)備，制備過程不會造成任何環(huán)境污染等在結(jié)構(gòu)色應(yīng)用方面具有潛在的優(yōu)勢。目前，S12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(fù)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(xué)制備方法。然而，膠體自組裝法制備的S12膠體晶體結(jié)構(gòu)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。
[0003]目前，人工合成的S12膠體晶體膜通常呈色微弱，在特定的角度反射出彩虹色，有一定的角度依賴性，也就是說S12膠體晶體膜的顏色會隨觀察者入射光角度的變化而呈現(xiàn)不同的顏色。在自然光的條件下，只有有經(jīng)驗的人在特定的角度才可以察覺到顏色，而且顏色不夠絢麗，色飽和度低，因而限制了它的應(yīng)用。如何降低S12膠體晶體膜呈色的角度依賴性，獲得明確的、呈色明亮的、單一顏色S12膠體晶體膜，而不是彩虹色，成為今后的一個研究熱門。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，以解決目前S12膠體晶體膜呈現(xiàn)微弱彩虹色，色飽和度低，呈色具有角度依賴性，不能獲得明確的、呈現(xiàn)絢麗的單一藍色的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，包括如下步驟:
[0007](I)取平均粒徑為310 ± I Onm的S i 02微球，放入乙醇中攪拌均勻，配制濃度為I _3wt %的體溶液，超聲分散2-4h;
[0008](2)用去離子水清洗基片，然后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，移入干燥箱中，干燥時間為24-30h，干燥溫度為40-65°C，得到組裝好的3丨02膠體晶體膜；
[0009](3)將從干燥箱中取出的S12膠體晶體膜放入蒸鍍儀中鍍碳膜，使S12膠體晶體膜表面的碳膜厚度為5-10nm;
[0010](4)將已經(jīng)鍍過碳膜的S12膠體晶體膜取出，改變靶材為鉑金，采用真空離子濺射法在其表面再鍍一層厚度為5-10nm的鉑金膜，即得低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜。
[0011]所述基片為玻璃基片、金屬基片、有機基片以及紡織織物等。
[0012]所述步驟(3)中，通過控制鍍膜電流和碳絲的粗細實現(xiàn)對碳膜厚度的控制;所述步驟(4)中，通過控制鍍膜電流和時間實現(xiàn)對鉑金膜厚度的控制。例如，所述步驟(3)中，設(shè)置鍍膜電流為60mA，所述步驟(4)中，設(shè)置鍍膜電流為I OmA，鍍膜時間為50_1 OOs。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014](I)本發(fā)明所得的藍色S12膠體晶體膜微觀上呈現(xiàn)高質(zhì)量的密排六方結(jié)構(gòu)。由于該膠體晶體表面噴涂了一層很薄的碳膜，提供了一種有助于增強該材料呈色飽和度的光吸收背景，使其在光子禁帶的反射率增強，而對禁帶以外波長的反射率降低，宏觀上呈現(xiàn)明亮的單一藍色(R:24 G:71 B 133；C:100% M:60% Y:0% K:25% )，不再是彩虹色。
[0015](2)本發(fā)明所得的藍色S12膠體晶體膜在鍍碳膜的基礎(chǔ)上又鍍了一層鉑金膜，使其在降低禁帶以外波長反射率的同時，禁帶的反射率進一步增強，從而，色飽和度進一步提尚O
[0016](3)本發(fā)明所得的藍色S12膠體晶體膜無論從那個角度觀察都呈現(xiàn)單一的藍色，呈色的角度依賴性顯著降低。
[0017](4)本發(fā)明所得的藍色S12膠體晶體膜制備工藝簡單，不需要特殊的設(shè)備，制備過程不會造成任何環(huán)境污染，是一種環(huán)境友好材料，有望取代傳統(tǒng)色劑。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明組裝后的藍色S12膠體晶體膜微觀形貌圖。
[0019]圖2是本發(fā)明組裝后的藍色S12膠體晶體膜微觀形貌圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0021]本發(fā)明一種低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，包括如下步驟:
[0022](I)取少量單分散性、均一性良好的平均粒徑為310± 1nm的S12微球，放入一定量的乙醇中攪拌均勻，配制濃度為l_3wt %的S12膠體溶液，超聲分散2-4h;
[0023](2)用去離子水清洗基片，然后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，將其移入干燥箱中，控制干燥時間為24-30h，干燥溫度為40-65 °C ;
[0024](3)將從干燥箱取出的已經(jīng)組裝好的S12膠體晶體膜放入蒸鍍儀中鍍碳膜，設(shè)置鍍膜電流為60mA，通過控制碳絲的粗細來調(diào)整碳膜的厚度，使S12膠體晶體膜表面的碳膜厚度為5-10nmo
[0025](4)將已經(jīng)鍍過碳膜的S12膠體晶體膜取出，改變靶材為鉑金，采用真空離子濺射法鍍鉑金膜，設(shè)置鍍膜電流為10mA，鍍膜時間為50-100S，在碳膜表面再鍍一層厚度為5-1Onm的鉑金膜。即可改善S12膠體晶體膜角度依賴性和飽和度，使其呈現(xiàn)明亮的單一藍色，不隨觀察者入射光角度的改變而改變。
[0026]本發(fā)明得到的低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜如圖1和2所示，可見其微觀上呈現(xiàn)高質(zhì)量的密排六方結(jié)構(gòu)，宏觀上呈色表現(xiàn)出低角度依賴性，色飽和度顯著提高，呈現(xiàn)絢麗的單一藍色，不再是彩虹色。
【主權(quán)項】
1.一種低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)取平均粒徑為310±1nm的Si02微球，放入乙醇中攪拌均勾，配制濃度為l_3wt%的Si0d_$體溶液，超聲分散2-4h; (2)用去離子水清洗基片，然后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，移入干燥箱中，干燥時間為24-30h，干燥溫度為40-65°C，得到組裝好的3丨02膠體晶體膜； (3)將從干燥箱中取出的S12膠體晶體膜放入蒸鍍儀中鍍碳膜，使S12膠體晶體膜表面的碳膜厚度為5-10nm; (4)將已經(jīng)鍍過碳膜的S12膠體晶體膜取出，改變靶材為鉑金，采用真空離子濺射法在其表面再鍍一層厚度為5-10nm的鉑金膜，即可得到低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，其特征在于，所述基片為玻璃基片、金屬基片、有機基片或紡織織物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，通過控制鍍膜電流和碳絲粗細實現(xiàn)對碳膜厚度的控制;所述步驟(4)中，通過控制鍍膜電流和時間實現(xiàn)對鉑金膜厚度的控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低角度依賴高飽和度藍色S12膠體晶體膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，設(shè)置鍍膜電流為60mA，所述步驟(4)中，設(shè)置鍍膜電流為10mA，鍍膜時間為50-100S。
【專利摘要】本發(fā)明一種低角度依賴高飽和度藍色SiO2膠體晶體膜的制備方法，屬于光子晶體結(jié)構(gòu)色制備技術(shù)領(lǐng)域。取粒徑為310±10nm SiO2微球，配制濃度1?3wt％的SiO2膠體溶液，超聲分散2?4h，將清洗過的基片垂直固定在SiO2膠體溶液中，40?65℃干燥24?30h；采用蒸鍍儀在組裝好的SiO2膠體晶體膜表面鍍厚度為5?10nm的碳膜，采用真空離子濺射法在碳膜表面再鍍一層厚度為5?10nm的鉑金膜；碳膜提供了光吸收背景，使其在光子禁帶的反射率增強，對禁帶以外波長的反射率降低，吸收了雜散光，鉑金膜使其在光子禁帶的反射強度進一步增強；宏觀上呈色表現(xiàn)出低角度依賴性，色飽和度顯著提高，呈現(xiàn)絢麗的單一藍色。
【IPC分類】C23C28/00
【公開號】CN105714290
【申請?zhí)枴緾N201610077639
【發(fā)明人】王莉麗, 王秀鋒, 劉派, 伍媛婷
【申請人】陜西科技大學(xué)