CN105694085A - 一种降低ps胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，属于光子晶体结构色制备技术领域。取平均粒径为340±10nm的PS微球母液，稀释为PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于玻璃器皿中超声分散30-60min；将超声清洗过的基片垂直固定在分散的PS乳液中，放入烘箱中缓慢干燥，控制烘干温度为40-65℃；采用蒸镀仪在组装好的PS胶体晶体膜表面镀厚度为5-10nm的碳膜，提供了一种光吸收背景，使其在光子禁带的反射率增强，而对禁带以外波长的反射率降低，吸收了杂散光；宏观上呈色角度依赖性显著降低，呈现单一绿色，不再是彩虹色。

Description

一种降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法
技术领域
本发明属于光子晶体结构色制备技术领域，特别涉及一种降低聚苯乙烯(PS)胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法。
背景技术
结构色是当光线照射到物体表面的时候，通过可见光与物质的物理上的微观结构发生相互作用，产生的对某些波长的选择性反射和透射的效应，导致我们感知到颜色。结构色现象在自然界中并不少见，比如蓝色的天空源自瑞利散射，水面上油渍的颜色源自薄膜干涉，彩虹源自折射等。结构色与物质微结构和材料性质有关，只要产生结构色的微结构极其材料的物理性质不变，结构色永不褪色。结构色是运用结构产生颜色，比色素更环保，结构色通常具有虹彩效应，所以，在替代传统色剂、防伪和装饰领域有着很广阔的应用前景。
PS胶体晶体的一个典型用途是在结构色方面的应用。目前，PS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PS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PS胶体晶体膜通常在特定的角度反射出彩虹色，有一定的角度依赖性，也就是说PS胶体晶体膜的颜色不是一成不变的，会根据观察者入射光角度的不同而呈现不同的颜色，因而限制了它在防伪和装饰领域的应用。如何获得明确的单一颜色，而不是彩虹色，成为今后的一个重点研究方向。
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降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，以解决目前PS胶体晶体膜呈色具有角度依赖性，呈现微弱彩虹色，不能获得明确的单一绿色的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，包括如下步骤：
(1)采用乳液聚合法制备平均粒径为340±10nm的PS微球母液，以水离子水为溶剂，将其稀释成PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超声分散30-60min；
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗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PS乳液中，放入烘箱中9-12h缓慢烘干得到组装好的PS胶体晶体膜，烘干温度为40-65℃
(3)将从烘箱中取出的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，使PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即得单一绿色PS胶体晶体膜。
所述基片为玻璃基片、金属基片、有机基片等。
所述步骤(3)中，通过控制镀膜电流和碳丝的粗细实现对PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度的控制。例如，设置镀膜电流为60mA。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所得的单一绿色PS胶体晶体膜微观上呈现高质量的密排六方结构。由于该胶体晶体膜表面喷涂了一层很薄的碳膜，提供了一种光吸收背景，使其在光子禁带的反射率增强，而对禁带以外波长的反射率降低，吸收了杂散光，宏观上呈现单一绿色(R:80G:166B:37；C:60％M:0％Y:100％K:13％)，不再是彩虹色。
(2)本发明所得的单一绿色PS胶体晶体膜无毒、永不退色，是一种环境友好材料，同时，该胶体晶体色膜具有不可复制性，在防伪和装饰领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明组装前所用的PS微球形貌图。
图2是本发明组装后的绿色PS胶体晶体膜微观形貌图。
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)采用乳液聚合法制备单分散性、均一性良好的平均粒径为340±10nm的PS微球母液，以水离子水为溶剂，将其稀释成PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超声分散30-60min。
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗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PS乳液中，放入烘箱中9-12h缓慢烘干，控制烘干温度为40-65℃。
(3)将从烘箱中取出的已经组装好的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，设置镀膜电流为60mA，通过碳丝的粗细来调整碳膜的厚度，使PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即可得到单一绿色PS胶体晶体膜。
本发明组装前所用的PS微球如图1所示，其粒径均匀。组装后的绿色PS胶体晶体膜如图2所示，可见其微观上呈现高质量的密排六方结构，宏观上呈色角度依赖性显著降低，呈现单一绿色，不再是彩虹色。

Claims (4)

1.一种降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用乳液聚合法制备平均粒径为340±10nm的PS微球母液，以水离子水为溶剂，将其稀释成PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超声分散30-60min；
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗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PS乳液中，放入烘箱中9-12h缓慢烘干得到组装好的PS胶体晶体膜，烘干温度为40-65℃
(3)将从烘箱中取出的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，使PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即得单一绿色PS胶体晶体膜。
2.根据权利要求1所述降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，其特征在于，所述基片为玻璃基片、金属基片或有机基片。
3.根据权利要求1所述降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，通过控制镀膜电流和碳丝的粗细实现对PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度的控制。
4.根据权利要求1所述降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，设置镀膜电流为60mA。
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