[发明专利]一种基于磁性光子纳米链的RGB颜色调控方法

说明书

本发明涉及光子晶体材料领域，特别是涉及一种基于磁性光子纳米链的RGB颜色调控方法，复配体系中至少含有两种带隙的磁性光子纳米链显色单元，其中至少有一种磁性光子纳米链能对外界刺激做出响应，以实现复配色的色调、明度、饱和度的动态调控。本发明的方法，针对现有的基于纳米粒子组装的光子晶体结构，其颜色调控手段较少，调制效果也较差的缺点，提供了更丰富的调节手段，其调节方法简单、方便。其调控颜色色调、明度、饱和度的基元为磁性光子纳米链，磁性光子纳米链中的磁性纳米粒子在一维方向上等间距排列，其结构色更稳定。对颜色的调控手段更多，可以对体系结构色的色调、明度、饱和度进行调控，得到更丰富的混色效果。

技术领域

本发明涉及光子晶体材料领域，特别是涉及一种基于磁性光子纳米链的RGB颜色调控方法。

背景技术

以色素、颜料为代表的染色剂在涂料、印染、塑料制品等行业有着十分巨大的需求，通过对不同颜色的染色剂进行复配即可得到更丰富的颜色。根据颜料的组成可以将其分为无机颜料和有机颜料，前者尽管稳定性好，但色谱不全、颜色鲜艳度差且部分品种毒性大，而后者尽管色彩鲜明，无毒，但是部分品种的耐候性却较差。

为了表示各种颜色，人们通常会将颜色划分为几个分量的组合，常见的色彩模式有CMYK色彩模式和RGB色彩模式。CMYK模式是印刷时常用的色彩模式，通过将青色、洋红色、黄色、黑色的颜料以不同比例混合，从而得到目标色。但是混色过程中，随着颜料种类的增加，颜色的明度也会随之下降，这是因为色素、颜料这一类颜色在混色过程中遵循的是减色色彩模式。而RGB色彩模式是一种加色色彩模式，一方面混色亮度随色光种类增加而增加，另一方面，通过改变红、绿、蓝三个色光通道的强度，RGB色彩模式能产生约1678万种颜色，而CMYK色彩模式由于划分方式不同，仅能产生约100万种颜色。

光子晶体是一种具有光子带隙结构的周期性电介质材料，可以对光的传播方向进行有效调控，光在其中的传播遵循布拉格衍射定律，当布拉格衍射峰处于可见光频带时，会表现出明亮的结构色彩。结构色相比较日常生活中使用的色素、颜料，只要结构不受到破坏，颜色就不会改变，因此结构色更加稳定，且不受光致漂白的影响，同时不易通过复配的方法模拟。使用结构色进行混色时，由于光子带隙的存在，其遵循的混色规律为加色色彩模式，因此通过复配红、绿、蓝三种带隙的光子晶体，在仿生、防伪、比色传感等智能材料的色彩配制领域有着极大潜力。

《材料化学杂志》(J.Mater.Chem.2012年，第22卷，第22期，11048页)报道了一种利用不同尺寸的碳包覆的四氧化三铁纳米粒子，在溶液中通过磁控组装的方式构筑了具有双光子带隙异质结构的光子晶体，其双带隙光子晶体的光子带隙具有一定的可调节范围。但由于构成双带隙的两种粒子无法在同一磁场强度下得到较好的单带隙光子晶体衍射峰，且半峰宽较宽，导致组装形成的双带隙光子晶体表现出较窄的动态调控能力。《化学材料》杂志(Chem.Mater.2013年，第25卷，第13期，2684页)报道了一种使用不同尺寸的二氧化硅颗粒的自组装，形成多层光子晶体膜，每层膜均有着独立的带隙，并最终显示出红绿蓝以及以此三种颜色组合得到的其他颜色，但其颜色不能动态可调。《光学材料》杂志(OpticalMaterials.2016年，第57卷，107页)报道了一种将二氧化硅或四氧化三铁分别沉积在聚苯乙烯球上制备双结构胶体光子晶体，通过调整胶体的尺寸可以调节最终得到的光子晶体膜的双光子带隙，但是该方法通过胶体粒子自组装得到的光子晶体膜一旦成型将不再具备可调节性，且颜色饱和度也较差。

由此可见，目前基于纳米粒子组装的光子晶体结构，其颜色调控手段较少，调制效果也较差，限制了其在光学调制、防伪、仿生等领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁性光子纳米链的RGB颜色调控方法，方法简便，易于调节。

本发明实现目的所采用的方案是：一种基于磁性光子纳米链的RGB颜色调控方法，复配体系中至少含有两种带隙的磁性光子纳米链显色单元，其中至少有一种磁性光子纳米链能对外界刺激做出响应，以实现复配色的色调、明度、饱和度的动态调控。