[发明专利]一种饱和度可调控的SiO2胶体晶体彩虹膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光子晶体结构色制备技术领域，特别涉及一种饱和度可调控 的SiO₂胶体晶体彩虹膜的制备方法。

背景技术

结构色，又称物理色，是不含任何色素因素的纯物理结构所产生的颜色。 结构色的产生是由于光子晶体中光子带隙，即禁带的存在，当带隙的范围落 在可见光范围内，特定频率的可见光将不能透过该晶体，这些不能传播的光 被超结构反射，在具有周期性结构的晶体表面形成相干衍射。这些很窄波段 的光被眼睛所感知，就产生绚丽的结构色。

常见的胶体晶体主要有聚苯乙烯胶体晶体，聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体 和SiO₂胶体晶体。SiO₂胶体晶体以其制备工艺简单，不需要特殊的设备，制 备过程不会造成任何环境污染等在结构色应用方面具有潜在的优势。目前， 胶体晶体的制备方法主要有电子微加工法、激光全息法和胶体自组装法等。 物理制备方法一般较为复杂、费时、成本高，又需要多个步骤才能完成。相 比之下，胶体自组装法是一种简单、快速和廉价的化学制备方法。然而，胶 体自组装法制备的SiO₂胶体晶体结构不可避免的会引入一些随机的缺陷，比 如堆垛层错、粒子的缺失、取向的不可控制和位错等，这些随机缺陷会降低 禁带的反射率，散射禁带以外波长的光。

目前，人工合成的SiO₂胶体晶体膜通常呈色微弱，在自然光的条件下， 只有有经验的人在特定的角度下才可以察觉到彩虹色，而且颜色不够绚丽， 色饱和度低，因而限制了它的应用。如何提高SiO₂胶体晶体彩虹膜的饱和度， 并依据需求获得不同饱和度的SiO₂胶体晶体彩虹膜，实现对饱和度的调控成 为一个研究方向。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种饱和度可调 控的SiO₂胶体晶体彩虹膜的制备方法，以解决目前SiO₂胶体晶体彩虹膜呈 色微弱，饱和度低，无法依据需求来调控饱和度的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种饱和度可调控的SiO₂胶体晶体彩虹膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)取平均粒径为340±10nm的SiO₂微球，放入乙醇中搅拌均匀，配 制成1-3wt％SiO₂胶体溶液，超声分散2-4h；

(2)用去离子水清洗基片，分别在去离子水和乙醇中超声清洗30-90min 后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的SiO₂胶体溶液中，将 其移入干燥箱，干燥时间为24-30h，干燥温度为40-65℃，缓慢烘干得到组 装好的SiO₂胶体晶体膜；

(3)将从烘箱中取出的已经组装好的SiO₂胶体晶体膜放入真空离子喷 涂镀膜机中镀铂金膜，设置镀膜电流为10mA，镀膜时间为50-100s之间，使 得SiO₂胶体晶体膜表面的铂金膜厚度控制在5-25nm之间。

所述基片为玻璃基片、金属基片或有机基片。

通过定量改变铂金膜的厚度来实现对PS胶体晶体彩虹膜饱和度的调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明创造性地提出在SiO₂胶体晶体膜表面镀铂金膜，使其在光 子禁带的反射率增强，通过对铂金膜厚度的定量控制来改变光子禁带的反射 率，从而实现对SiO₂胶体晶体彩虹膜饱和度的调控。

(2)本发明所提供的方法工艺简单，可操作性强，容易实现批量化生产， 有望取代传统色剂，在防伪和装饰领域得到广泛的应用。

附图说明

图1是本发明SiO₂胶体晶体彩虹膜的微观形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

(1)取少量单分散性、均一性良好的平均粒径为340±10nmSiO₂微球， 放入一定量的乙醇中搅拌均匀，配制成浓度为1-3wt％SiO₂胶体溶液，超声分 散2-4h；