CN106009701A - 色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。由单分散乳胶粒无序阵列和碳黑分散于含二甲基硅油的可自修复聚合物凝胶中构成。其制备方法是，将单分散乳胶粒、碳黑、含二甲基硅油的可自修复聚合物凝胶分散于有机溶剂混合形成的乳液，在温度为‑5～60℃的下充分干燥即得。单分散乳胶粒的粒径可以对具有结构色的纳米复合薄膜的色彩进行调控，而通过碳黑的添加量可以对具有结构色的纳米复合薄膜的色彩深浅进行调控。制备方法成本低廉、操作简单、普适性好。本发明的复合薄膜具有良好的色彩和色彩均匀性，可以应用于全色显示，颜料、化学/生物学检测等与色彩密切相关的领域。

Description

色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米复合薄膜，特别涉及一种色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜，属于显示材料制备技术领域。
背景技术
结构色材料具有永不褪色、无毒、环境友好等特点及奇特的光学性质，在颜料，显示、检测、高性能光学器件等领域具有诱人的应用。具有高度有序周期性结构的结构色材料由于布拉格衍射，色彩往往随观察角度发生变化，因此，不利于其在颜料、显示等与色彩相关的领域中的应用。为了解决此问题，科学家们发展了具有无序或准无序结构的结构色材料，它们由于结构引起的色彩可以不随观察角度发生变化。比如，日本名古屋大学的Takeoka教授课题组通过简单喷涂的方法快速制备了色彩不随观察者角度变化的结构色薄膜，他们通过添加碳黑等黑色物质以提高具有无序结构的结构色材料的色彩饱和度（Y. Takeoka, S. Yoshioka, A. Takano, S. Arai, K. Nueangnoraj, H. Nishihara, M. Teshima, Y. Ohtsuka, T. Seki, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 7261.）；美国耶鲁大学的Dufresne教授等人通过将两种不同粒径的单分散胶体颗粒旋涂到玻璃基底表面制备了色彩不随观察角度变化的具有无序结构的结构色薄膜（J. D. Forster, H. Noh, S. F. Liew, V. Saranathan, C. F. Schreck, L. Yang, J. G. Park, R. O. Prum, S. G. Mochrie, C. S. O'Hern, H. Cao, E. R. Dufresne, Adv. Mater. 2010, 22, 2939.）；复旦大学的资剑教授课题组用乌贼或者章鱼喷的墨汁代替碳黑，制备了色彩更易于观察的且色彩不随观察角度变化的结构色材料 (Y. F. Zhang, B. Q. Dong, A. Chen, X. H. Liu, L. Shi, J. Zi, Adv. Mater. 2015, 27, 4719.)；美国宾夕法尼亚大学的Yang Shu教授带领的研究团队通过在弹性聚二甲基硅氧烷中引入准无序结构的二氧化硅颗粒阵列，制备了透明的复合薄膜材料，但当材料被拉伸变形超过40%时，会呈现色彩不随观察角度变化的结构色（D. Ge, E. Lee, L. Yang, Y. Cho, M. Li, D. S. Gianola, S. Yang, Adv. Mater. 2015, 27, 2489.）；Takeoka教授等人以无序阵列结构作为模板，制备了色彩随温度响应且色彩不随观察角度变化的智能水凝胶材料（Y. Ohtsuka, T. Seki, Y. Takeoka, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15368.）。
但是，上述材料均缺乏高机械稳定性，很难承受使用过程中不可避免的外力的破坏，如切割，抓擦或者哪怕是低强度的摩擦。现有技术中，被外力破坏后能自动修复的色彩不随观察角度变化的结构色材料还未见报道，严重限制了结构色材料在实际中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜及其制备方法。
本发明的构思之这样的。本发明通过将亲油的单分散乳胶粒、碳黑、甲基硅油和可自修复的聚合物凝胶共组装，通过简便制备即可得到可自修复的且色彩不随观察角度变化的纳米复合薄膜材料。无序的单分散乳胶粒阵列分布在自修复凝胶内部，引起了纳米复合薄膜的结构色的色彩不随观察角度发生变化，得到具有结构色的纳米复合薄膜是色彩不随观察角度变化的可自修复的纳米复合薄膜材料。其色彩可以通过单分散乳胶粒的粒径进行调控，而且其色彩的深浅可以通过纳米碳黑的添加量进行调控。有望应用于全色显示，颜料、化学/生物学检测等重要领域。
本发明的色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜，由单分散乳胶粒无序阵列和碳黑分散于含二甲基硅油的可自修复聚合物凝胶中构成。
本发明的色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜制备方法是，将单分散乳胶粒、碳黑、含二甲基硅油的可自修复聚合物凝胶分散于有机溶剂中混合形成乳液，在温度为 -5～60 ℃的条件下充分干燥即得。
所述的色彩不随观察角度变化可自修复的纳米复合薄膜的观察角度为0度 ～ ±85 度。
本发明中，单分散乳胶粒是已知市售产品，其粒径是150～350 nm，选自表面修饰有烷基的单分散的二氧化硅、Fe3O4、ZnO, TiO2乳胶粒中的一种，乳胶粒表面修饰的烷基中碳链的长度为3～20个碳原子。
本发明中，单分散乳胶粒在乳液中的质量分数为1%～50 %。
本发明中，碳黑与单分散乳胶粒的质量比为 0 ～ 0.05，碳黑的粒径为 10 nm ～ 200 nm。
本发明中，可自修复的聚合物凝胶为含二甲基硅油的末端含有氨基或酰氨乙基的聚二甲基硅氧烷或聚二乙基硅氧烷凝胶，其与单分散乳胶粒的质量比为 0.2:1～ 3:1。
本发明中，二甲基硅油的粘度为 1～350 mPa.s，其与可自修复的聚合物凝胶的质量比为0.1:1～2:1.
本发明中，所述的有机溶剂为易挥发非极性有机溶剂，优先选自氯仿、甲苯、四氢呋喃、己烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷等中的一种或者它们任意两种或者更多种任意比例的混合物。
本发明的色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜的色彩对应的可见光波长在390～780 nm之间，颜色深浅可调。
本发明的色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜用厚度为0.01 mm～10 mm 的刀子切出裂痕后，可在10 s～1 h内自动修复，修复前后结构色不受任何影响。
本发明的色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜可与基底分离，并可以通过自修复作用实现拼接扩大薄膜的面积，及通过少量结构色薄膜的堆积实现色彩的混合并获得更丰富的色彩。
本发明取得的有益效果是：本发明的色彩不随观察角度变化具有结构色的纳米复合薄膜由于聚合物末端氨基间相互结合的氢键在二甲基硅油的作用下动态可逆结合以实现快速自动修复，提高了结构色材料的色彩耐久性。纳米复合薄膜中的无序排列的单分散乳胶粒阵列结合其中分布的碳黑对整个可见光的良好吸收作用，增强了特征波长的光散射，赋予了纳米复合薄膜的色彩不随观察角度的特殊性质。 色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜，在与色彩密切相关的众多领域具有广泛应用，如显示、颜料、检测等。
附图说明
图1：实施例1的由质量分数为20% 的190 nm亲油二氧化硅颗粒，平均粒径为25 nm 的碳黑，从左到右含量为碳黑与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01，末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1，粘度为 10 mPa.s的二甲基硅油，含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，共组装得到的可自修复的具有结构色的蓝色纳米复合薄膜的数码照片。
图2：实施例2的由质量分数为40% 的235 nm亲油二氧化硅颗粒，平均粒径为25 nm 的碳黑，从左到右含量为碳黑与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01，末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1，粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，共组装得到的可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜的数码照片。
图3：实施例3的由质量分数为40% 的270 nm亲油二氧化硅颗粒，平均粒径为25 nm的碳黑，从左到右含量为碳黑与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01，末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1，粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，共组装得到的可自修复的具有结构色的红色纳米复合薄膜的数码照片。
图4：实施例2的由质量分数为40% 的235nm亲油二氧化硅颗粒、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1，粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，含量为其与末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，平均粒径为25 nm 的碳黑，碳黑与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01，共组装得到的可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜的反射光谱。
图5：实施例1、2、3中的由190 nm、235 nm、270 nm亲油二氧化硅颗粒，碳黑，其与单分散乳胶粒的质量比为0.0025，末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1，粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，含量为其与末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，共组装得到的可自修复的具有结构色的蓝色、绿色、红色纳米复合薄膜在不同拍摄角度（0 度， 15度，30度，45度，60度 75度）下拍摄的数码照片。
图6：实施例2的由质量分数为20% 的235 nm亲油二氧化硅颗粒，碳黑，碳黑与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01，末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1，粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，共组装得到的可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜在不同测量角度下测量得到的反射光谱。
图7：具有结构色的绿色纳米复合薄膜被厚度为 0.05 mm的刀片切割后的自修复过程。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。
实施例1
将粒径为190 nm的表面修饰有十八烷基的亲油单分散二氧化硅乳胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与单分散乳胶粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（单分散乳胶粒的质量分数20 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的蓝色纳米复合薄膜。加入碳黑后，蓝色的饱和度增加，蓝色随着碳黑量的增加不断加深，如图1所示。其蓝色色彩不随观察角度变化，如图5所示。
实施例2
将粒径为235 nm的表面修饰有十六烷基的亲油单分散二氧化硅乳胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与单分散乳胶粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（单分散乳胶粒粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜。加入碳黑后，绿色的饱和度增加，绿色随着碳黑量的增加不断加深，如图2所示。不同碳黑含量制备得到的可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜的反射光谱如图4所示，反射峰位置为530 nm。其色彩在0度～ 75度角度观察范围内色彩不变 ，如图5所示。其反射峰位置不随测量角度变化，如图6所示。在用0.05 mm厚后的刀片划出裂痕后，其可以在65 s内实现自动修复，如图7所示。
实施例3
将粒径为270 nm的表面修饰有二十烷基的亲油单分散二氧化硅乳胶粒、平均粒径为100 nm 的碳黑，其与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01、末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与单分散乳胶粒的质量比为0.5:1、粘度为 10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（单分散乳胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的红色纳米复合薄膜。加入碳黑后，红色的饱和度增加，红色随着碳黑量的增加不断加深，如图3所示。
实施例4
将粒径为270 nm的表面修饰有丙烷基的亲油单分散Fe3O4乳胶粒、平均粒径为200 nm 的碳黑，其与单分散乳胶粒的质量比为0，0.00125，0.0025，0.005，0.01、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与单分散乳胶粒的质量比为3:1、粘度为350 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为0.1:1，分散于甲苯中，形成乳液（单分散乳胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为-5℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的红色纳米复合薄膜。加入碳黑后，红色的饱和度增加，红色随着碳黑量的增加不断加深。
实施例5
将粒径为150 nm的表面修饰有丁烷基的亲油单分散ZnO乳胶粒、平均粒径为10 nm 的碳黑，其与单分散乳胶粒的质量比为0.05、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与单分散乳胶粒的质量比为0.2:1、粘度为1 mPa.s 的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为2:1，分散于四氢呋喃中，形成乳液（单分散乳胶粒的质量分数1 wt%），将所得到的乳液在温度为60℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为390 nm。
实施例6
将粒径为350 nm的表面修饰有二十烷基的亲油单分散TiO2乳胶粒、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其与单分散乳胶粒的质量比为0.2:1、粘度为 10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的质量比为3:1，分散于己烷中，形成乳液（单分散乳胶粒的质量分数1 wt%），将所得到的乳液在温度为25℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为780 nm。
实施例7
将粒径为300 nm的表面修饰有戊烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为10 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.02、末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.2:1、粘度50 mPa.s 的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为0.5:1，分散于庚烷中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数10 wt%），将所得到的乳液在温度为30℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为700 nm。
实施例8
将粒径为235 nm的表面修饰有己烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.00125、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于辛烷中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜。加入碳黑后，绿色的饱和度增加，绿色随着碳黑量的增加不断加深，其色彩在0度～ ±85度角度观察范围内色彩不变。在用10 mm厚后的刀片划出裂痕后，其可以在1 h内实现自动修复。
实施例9
将粒径为150 nm的表面修饰有辛烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为10 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.05、末端含有酰氨乙基的的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.2:1、粘度为10 mPa.s 的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为2:1，分散于二氯甲烷中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数1 wt%），将所得到的乳液在温度为60℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为390 nm。
实施例10
将粒径为150 nm的表面修饰有庚烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为10 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.05、末端含有氨基的聚二乙基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.2:1、粘度为10 mPa.s 的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为2:1，分散于二氯甲烷与氯仿混合溶剂中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数1 wt%），将所得到的乳液在温度为60℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为390 nm。
实施例11
将粒径为150 nm的表面修饰有壬烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为10 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.02、末端含有酰氨乙基的聚二乙基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.2:1、粘度为10 mPa.s 的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为2:1，分散于己烷和辛烷的混合溶剂中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数1 wt%），将所得到的乳液在温度为60℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为390 nm。
实施例12
将粒径为150 nm的表面修饰有癸烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为10 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.05、末端含有酰氨乙基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为3:1、粘度为350 mPa.s 的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为2:1，分散于己烷和氯仿中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数50 wt%），将所得到的乳液在温度为60℃充分干燥，便简便得到了色彩不随观察角度变化的可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜。加入碳黑后，色彩的饱和度增加，色彩随着碳黑量的增加不断加深。色彩对应的可见光波长位置为390 nm。
实施例13
将粒径为235 nm的表面修饰有十六烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜。在用0.01 mm厚后的刀片划出裂痕后，其可以在10 s内实现自动修复。
实施例14
将粒径为190 nm的表面修饰有十六烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的蓝色纳米复合薄膜。
将粒径为235 nm的表面修饰有十六烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜。
将上述蓝色和绿色纳米复合薄膜分别从基底上揭下，并使它们某一个边互相接触， 1 h 后，蓝色、绿色纳米复合薄膜键合成一个整体，形成面积更大的具有蓝色和绿色区域的色彩不随观察角度变化的纳米复合薄膜。
实施例15
将粒径为190 nm的表面修饰有十六烷基的亲油单分散二氧化硅胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的蓝色纳米复合薄膜。
将粒径为235 nm的表面修饰有十六烷基的亲油二氧化硅胶粒、平均粒径为25 nm 的碳黑，其与二氧化硅的质量比为0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量为其与二氧化硅颗粒的质量比为0.5:1、粘度为10 mPa.s的二甲基硅油，其含量为其与末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，分散于氯仿中，形成乳液（二氧化硅胶粒的质量分数40 wt%），将所得到的乳液在温度为20℃充分干燥，便简便得到了可自修复的具有结构色的绿色纳米复合薄膜。
将上述蓝色和绿色纳米复合薄膜分别从基底上揭下，并使它们面、面互相接触， 1 h 后，蓝色、绿色纳米复合薄膜键合成一个整体，形成具有蓝色、绿色混合形成的青色纳米复合薄膜。

Claims (10)

1.一种色彩不随观察角度变化可自修复的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于由单分散乳胶粒无序阵列和碳黑分散于含二甲基硅油的可自修复聚合物凝胶中构成。
2.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于单分散乳胶粒的粒径是150～350 nm，选自表面修饰有烷基的单分散的二氧化硅、Fe3O4、ZnO、TiO2乳胶粒中的一种，乳胶粒表面修饰的烷基中碳链的长度为3～20个碳原子。
3.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于单分散乳胶粒在乳液中的质量分数为1%～50 %。
4.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于碳黑与单分散乳胶粒的质量比为0 ～ 0.05，碳黑的粒径为 10 nm ～ 200 nm。
5.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于可自修复的聚合物凝胶为末端含有氨基或酰氨乙基的聚二甲基硅氧烷或聚二乙基硅氧烷中的一种，其与单分散乳胶粒的质量比为 0.2:1～ 3:1。
6.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于二甲基硅油的粘度为 1～350 mPa.s，其与可自修复的聚合物凝胶的质量比为0.1:1～2:1。
7.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于薄膜的观察角度为0度 ～ ±85 度。
8.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜，其特征在于复合薄膜的色彩对应的可见光波长在390～780 nm之间，颜色深浅可调。
9.根据权利要求1所述的具有结构色的纳米复合薄膜的制备方法，其特征在于将单分散乳胶粒、碳黑、含二甲基硅油的可自修复聚合物凝胶分散于有机溶剂中混合形成乳液，在温度为 -5～60 ℃的条件下充分干燥即得。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于有机溶剂选自氯仿、甲苯、四氢呋喃、己烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷中的一种或者它们任意两种或者更多种任意比例的混合物。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107033598A (zh) * 2017-05-22 2017-08-11 河北师范大学 一种色彩保持稳定的结构色纳米复合薄膜
CN108227053A (zh) * 2018-01-15 2018-06-29 河北师范大学 提高非彩虹结构色色彩亮度的方法
CN108997687A (zh) * 2018-07-27 2018-12-14 江苏坦能纳米材料科技有限公司 一种可自愈合的透明显示薄膜及其制备方法和应用
CN110878177A (zh) * 2019-11-21 2020-03-13 庄明磊 一种特种色素炭黑染料及其制备方法
CN112058606A (zh) * 2020-08-27 2020-12-11 苏州宏琦材料科技有限公司 结构色光学涂层的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103173039A (zh) * 2013-03-11 2013-06-26 大连理工大学 一种无角度依存结构色材料的制备方法
CN105400405A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 华南理工大学 一种自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料及其方法与应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103173039A (zh) * 2013-03-11 2013-06-26 大连理工大学 一种无角度依存结构色材料的制备方法
CN105400405A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 华南理工大学 一种自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料及其方法与应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DENGTENG GE，ET AL: ""Spray coating of superhydrophobic and angle-independent coloured films"", 《CHEMCOMM》 *
FEN WANG，ET AL.: ""Rapid fabrication of angle-independent structurally colored films with a superhydrophobic property"", 《DYES AND PIGMENTS》 *
YUKIKAZU TAKEOKA, ET AL: ""Production of Colored Pigments with Amorphous Arrays of Black and White Colloidal Particles"", 《ANGEW. CHEM. INT. ED.》 *
李思超，等: ""自修复高分子材料"", 《化学进展》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107033598A (zh) * 2017-05-22 2017-08-11 河北师范大学 一种色彩保持稳定的结构色纳米复合薄膜
CN108227053A (zh) * 2018-01-15 2018-06-29 河北师范大学 提高非彩虹结构色色彩亮度的方法
CN108997687A (zh) * 2018-07-27 2018-12-14 江苏坦能纳米材料科技有限公司 一种可自愈合的透明显示薄膜及其制备方法和应用
CN110878177A (zh) * 2019-11-21 2020-03-13 庄明磊 一种特种色素炭黑染料及其制备方法
CN112058606A (zh) * 2020-08-27 2020-12-11 苏州宏琦材料科技有限公司 结构色光学涂层的制备方法

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