[发明专利]一种具有不可逆温度响应性的光子晶体材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有不可逆温度响应性的光子晶体材料，包括(i)‑(iii)中的一种：(i)由微米/纳米粒子和第一相变材料组成的组装体，其中，多个微米/纳米粒子通过磁场诱导或非磁场诱导规则排布形成第一有序结构，第一相变材料填充在微米/纳米粒子的间隙处；当第一有序结构的形成方式为非磁场诱导时，还包括体积为组装体体积的10％以上的第一相变材料；(ii)规则排布的第一相变材料；(iii)规则排布的第二相变材料，及填充在第二相变材料间隙的非相变材料；第一相变材料和第二相变材料分别处于其相变转变温度以下。该光子晶体材料能对温度进行不可逆响应，检测温度可靠。本发明还提供了该光子晶体材料的制备方法，其制备简单。

技术领域

本发明涉及信息材料领域，具体涉及一种具有不可逆温度响应性的光子晶体材料及其制备方法。

背景技术

光子晶体是指具有光子带隙(PhotonicBand-Gap，简称为PBG)特性的周期性电介质结构。其中，PBG对外界环境的变化具有响应性的光子晶体材料被称为响应性光子晶体。其响应原理是在光子晶体所处的化学环境改变或者物理环境(如温度、电场、磁场等)改变等信号刺激下，构成光子晶体的介电常数或周期结构长度产生变化，从而引起其光子带隙的迁移，产生一定的结构色。其中，通过颜色变化对响应性光子晶体的响应性进行评价最为直观。响应性光子晶体的出现大大提升了光子晶体材料的应用价值并得到了国内外研究者的迅速关注。

然而，传统的响应性光子晶体的响应转变多是可逆的，在外部条件恢复时，其发生的转变往往会消失，使得失去外场条件的光子晶体恢复到其初始状态。因而，该类材料并不具备记录环境变化的功能。然而，有些场景下是需要能真实反映所处环境变化的材料，且其特性改变应具有不可逆性。例如，冷链温度监测就需要一种在温度超过限值时，状态发生不可逆转变的光子晶体材料。而目前的冷链温度监管主要以电子传感器和信息技术为主导，通过实时监控及详细的温度数据记录，结合射频或者移动通信技术，来实现温度的采集、记录和实时传输。但是，该电子技术的成本高昂，且电子记录具有易修改性。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种具有不可逆温度响应性的光子晶体材料及其制备方法，其含有相变材料，在超过相变转变温度后，该光子晶体材料的流动性显著增加，其有序规则结构发生不可逆变化而失去原有的结构色。其制备简单、成本低廉，检测温度可靠且易识别。

第一方面，本发明提供了一种具有不可逆温度响应性的光子晶体材料，其包括以下(i)-(iii)中的一种：

(i)由微米/纳米粒子和第一相变材料组成的组装体，其中，多个所述微米/纳米粒子规则排布形成第一有序结构，所述第一相变材料填充在所述微米/纳米粒子的间隙处；所述微米/纳米粒子规则有序排布的构成方式为磁场诱导或非磁场诱导；

(ii)规则排布的第一相变材料；

(iii)规则排布的第二相变材料，以及填充在所述第二相变材料的间隙的非相变材料；

其中，当所述光子晶体材料为(i)中所述类型，且所述微米/纳米粒子规则有序排布的构成方式为非磁场诱导时，所述光子晶体材料还包括：处于所述组装体外的、体积为所述组装体体积的10％以上的第一相变材料；

所述第一相变材料和第二相变材料分别处于其相变转变温度以下，所述相变转变温度为熔点、晶型转变温度、玻璃化转变点、软化点和凝胶-溶胶转变温度中的至少一种。

可选地，所述第一有序结构为二维或三维结构。

可选地，所述光子晶体材料的周期结构长度为30nm-2000nm。这样可使其具备可见光区的光学禁带，并具有明显的结构色。