[发明专利]一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法

说明书

本发明公开一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，包括以下步骤：S1、取玻璃基底，采用去离子水作为镀膜液体，通过旋涂法在玻璃基底表面制备一层水膜；S2、取微纳胶体粒子水乳液作为镀膜液体，将微纳胶体粒子水乳液滴加在水膜上，并进行第二次旋涂，使微纳胶体粒子水乳液扩散铺展在水膜表面，得到单层胶体晶体；步骤S1旋涂时，去离子水为连续滴加；步骤2旋涂时，微纳胶体粒子水乳液只在旋涂初始滴加一次；水膜表面为完全亲水与润湿的特性，使得微纳胶体粒子水乳液迅速铺展扩散，在旋涂离心力的作用下更加均匀地铺展，最终得到符合要求的单层胶体晶体；本方法操作简便，制备效率高，并且成本低下，极大地节省了原材料，并且最大限度地使原材料利用率达到100%，避免浪费。

技术领域

本发明涉及胶体晶体制备技术领域，具体是一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法。

背景技术

胶体晶体是由单分散的、直径在微米或亚微米级别的无机或有机颗粒,在重力、静电力或毛细管力等作用下组装形成的二维或三维有序阵列结构。

在光学过滤器、光子晶体、化学传感器，胶体晶体作为模板用于多孔薄膜或图案化薄膜的制备等领域有重要应用。其中单层的胶体晶体有着其独特的应用优势而成为应用热点，例如将其作为模板应用在太阳能电池盖板玻璃、电致变色玻璃、自清洁玻璃等领域的微结构功能薄膜器件组装。

胶体晶体的制备方式多种多样，例如：垂直浸渍自组装、提拉法、旋涂法、电化学沉积、空气-液体界面法等，但是单层胶体晶体的大面积制备一直是胶体晶体制备领域的难点与挑战，对于上述的这些传统制备方法制备单层胶体晶体的沉积都有其固有的缺陷。

例如垂直浸渍自组装难以控制其厚度，且难以达到大面积均匀；提拉法效率较为低下，难以得到高质量的胶体晶体；传统旋涂法比较浪费原材料，其用液量比较大，由于基底的固有属性难以做到绝对亲水，聚苯乙烯乳液难以大面积均匀铺展，在旋涂转速的离心力作用下难以均匀成膜；电化学沉积及LB法对仪器设备要求较高等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，该方法能够方便地制备单层胶体晶体，克服了传统旋涂法存在的乳液难以大面积铺展问题，且节约原材料、避免浪费。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，包括以下步骤：

S1、取玻璃基底，采用去离子水作为镀膜液体，通过旋涂法在玻璃基底表面制备一层水膜；

S2、取微纳胶体粒子水乳液作为镀膜液体，将微纳胶体粒子水乳液滴加在水膜上，并进行第二次旋涂，使微纳胶体粒子水乳液扩散铺展在水膜表面，得到单层胶体晶体；

所述步骤S1旋涂时，去离子水为连续滴加；步骤2旋涂时，微纳胶体粒子水乳液只在旋涂初始滴加一次。

进一步的，所述玻璃基底的表面经过亲水化处理。

进一步的，所述步骤S1的旋涂转速为500～3000r/min，旋涂时间为5～30s。

进一步的，所述步骤S2的旋涂转速为500～2000r/min，旋涂时间为1～10s。

进一步的，所述步骤S2微纳胶体粒子水乳液的滴加量为2～20µl，微纳胶体粒子水乳液的固含量为1～10%。

进一步的，所述微纳胶体粒子水乳液采用聚苯乙烯水乳液，制备得到的单层胶体晶体为单层聚苯乙烯膜。