CN107938163A - 磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法 - Google Patents

磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107938163A
CN107938163A CN201711377709.3A CN201711377709A CN107938163A CN 107938163 A CN107938163 A CN 107938163A CN 201711377709 A CN201711377709 A CN 201711377709A CN 107938163 A CN107938163 A CN 107938163A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cluster
preparation
nanocrystalline
assembled structures
fibre film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711377709.3A
Other languages
English (en)
Inventor
叶常青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU NANO FOREVER MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SUZHOU NANO FOREVER MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU NANO FOREVER MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SUZHOU NANO FOREVER MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201711377709.3A priority Critical patent/CN107938163A/zh
Publication of CN107938163A publication Critical patent/CN107938163A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209—Inorganic fibres

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法。具体为，本发明通过外加磁场将胶体溶液中的超顺磁性纳米晶团簇自主装成一维链状光子晶体结构，之后加入连接剂，以固定所述结构；最后经由静电纺丝技术制得结构色纤维膜。本发明的磁性诱导自组装结构色纤维膜膜，通过水平方向的拉伸与收缩，使得本发明的结构色纤维膜展现出了一种从红至绿，丰富多彩的颜色变化。本发明通过外加磁场诱导超顺磁性纳米晶团簇在聚合物纤维中形成一维链状光子晶体，能够更加精准地调控纳米晶团簇的自组装过程，避免了去除连接剂的过程造成的光子晶体裂缝，得到无裂纹的光子晶体。

Description

磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有多种复合颜色的结构色纤维膜的制备方法。
背景技术
光子晶体是由具有不同折射率的材料在空间交替构成的一种周期性结构，其根本的特征是具有光子禁带。由于光子禁带的存在，对其所对应的光束进行反射，从而获得各种颜色的视觉效果。现有技术中，一般通过设计特定的禁带以实现对各种波长的光进行控制，从而获得不同的颜色。但是采用此种方式获得的光子晶体，其设计、制备过程相当复杂，且呈现的颜色不具有可逆性，效果比较单一。进一步地，由聚合物微球构建的光子晶体通过介质折射率的调节可实现颜色的变化。但是，其制备过程中需要引入连接剂，而连接剂的折射率与聚合物微球的折射率差异较小，无法出现结构色，因而需要除去连接剂。除去连接剂的过程繁琐且精准度要求较高，光子晶体很容易形成裂缝，造成残次品。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法。本发明免去了去除连接剂的过程，避免破坏光子晶体结构，且操作简单，重复性较高。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制备超顺磁性胶体纳米晶团簇；
(2)制备含有纳米晶团簇的胶体溶液；
(3)外加磁场，诱导纳米晶团簇发生自组装；
(4)加入连接剂和TritonX-100并混合均匀，得到混合溶液；
(5)对混合溶液进行静电纺丝，获得胶体晶体纤维；
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，步骤(1)中，超顺磁性胶体纳米晶团簇选自Fe3O4纳米晶团簇、Fe3O4@C纳米晶团簇、MnO2纳米晶团簇的一种或者多种。
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，步骤(1)中，通过水热法制备粒径为200-300nm纳米晶团簇。
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，步骤(2)中，纳米晶团簇在胶体溶液中的质量占比为30-40％，胶体溶液的分散剂为多元醇分散剂。
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，步骤(3)中，接入外加的磁体，使纳米晶团簇形成一维链状的自组装的光子晶体结构。
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，步骤(4)中的连接剂为PVA、 PEO、PVP中的一种。
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，连接剂溶液中连接剂的质量占比为10-15％。
进一步地，上述结构色纤维膜的制备方法中，步骤(4)中TritonX-100与纳米晶团簇的质量比为1-6％。
本发明的有益效果在于：本发明通过外加磁场诱导超顺磁性纳米晶团簇在聚合物纤维中形成一维链状光子晶体，能够更加精准地调控纳米晶团簇的自组装过程，避免了去除连接剂的过程造成的光子晶体裂缝，得到无裂纹的光子晶体；通过本发明的结构色纤维膜结构的拉伸与收缩，呈现出可逆的，更加丰富多彩的视觉效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明的磁性诱导自组装结构色纤维膜的拉伸与收缩时颜色变化的示意图。
其中原始状态1下呈现出橘黄色，拉伸之后的状态2呈现出蓝色，收缩之后的状态3呈现出红色。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例公开了一种磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备超顺磁性胶体纳米晶团簇；
(2)制备含有纳米晶团簇的胶体溶液；
(3)外加磁场，诱导纳米晶团簇发生自组装；
(4)加入连接剂和TritonX-100并混合均匀，得到混合溶液；
(5)对混合溶液进行静电纺丝，获得胶体晶体纤维；
步骤(1)中以水热法制备超顺磁性纳米晶团簇为现有技术，故本发明所采用的超顺磁性纳米晶团簇可以为Fe3O4纳米晶团簇、Fe3O4@C纳米晶团簇、MnO2纳米晶团簇中的一种，也可以为上述物质的混合物。只要是具备超顺磁性的纳米晶团簇，本发明具体实施例中都可以应用。优选的，本发明实施例中采用的超顺磁性纳米团簇为Fe3O4纳米晶团簇。本发明实施例中需要的原料简单，成本低。
步骤(2)中胶体溶液的制备过程，本发明具体实施例中优选采用如下方式：通过水热法制备不同尺寸的Fe3O4纳米晶团簇，然后对其进行离心获得Fe3O4纳米晶团簇固体，之后分散于多元醇溶剂中，得到纳米晶团簇的胶体溶液。对应到可见光光谱中的颜色，纳米晶团簇的粒径取值于200-300nm之间。胶体溶液的浓度优选为30-40％，即纳米晶团簇在胶体溶液中的质量占比为30-40％。更优选的，胶体溶液的浓度为35％，优选的分散剂为乙二醇。
步骤(3)中，通过外接磁场诱导胶体溶液中的Fe3O4纳米晶团簇进行自组装，以得到一维链状光子晶体。通过调节磁场强度，可进一步改变团簇之间的距离，进而可获得不同颜色区域的原始结构色。
步骤(4)中连接剂的目的是使纳米晶团簇结合在一起。由于纳米晶团簇不可能自己连接起来，只能通过加入其他连接剂，使纳米晶团簇结合在一起。优选的，本发明实施例中选择的是PVA(聚乙烯醇)溶液。PVA溶液中PVA的质量占比优选为10-15％，更优选地，质量占比为11％。纳米晶团簇与PVA的质量比优选为5:1。在其他实施例中，连接剂也可以采用PEO、PVP等。 TritonX-100(聚乙二醇辛基苯基醚)是一种表面活性剂，具有降低表明张力的作用，有助于纳米晶团簇和PVA混合均匀。TritonX-100与纳米晶团簇的质量比优选为1-6％。
本发明的结构色纤维膜，通过水平方向的拉伸与收缩，改变纤维膜的垂直方向的尺寸，从而使得纳米晶团簇之间的间距随着改变，由此，展现出不同的颜色状态。步骤(5)中通过静电纺丝制得的结构色纤维膜的颜色变化具体如图 1所示：原始状态1下呈现出橘黄色，拉伸之后的状态2呈现出蓝色，收缩之后的状态3呈现出红色，通过不断拉伸与收缩，以实现各种颜色的混色，最后得到红色至绿色的颜色变化。
为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合图1以及实施例对本发明优选实施方案进行描述。
实施例1
1、通过水热法制备粒径为200nmFe3O4纳米晶团簇。之后将离心得到Fe3O4纳米晶团簇固体分散于乙二醇溶液中，制得浓度为40％的胶体溶液。
2、施加强度为250mT外加磁场，诱导胶体溶液中的纳米晶团簇进行自组装，得到链状的光子晶体结构。
3、取1g的胶体溶液，然后加入质量浓度为10％的PVA溶液0.8g,在加入 0.024gTritonX-100,通过在磁场中震荡，使得PVA与光子晶体结构混合均匀，得到混合溶液。
4、将得到的混合溶液，装入5ml塑料注射器中，进行静电纺丝。具体参数为：高压10kv；接收距离15cm；毛细管内径0.3mm；给液速率0.5ml/h。控制静电纺丝周围环境条件为：25℃，50-55％相对湿度。电纺时间为5min，得到均匀的呈现橘黄色结构色的结构色纤维膜。如图1所示，通过不断拉伸与收缩本实施例的结构色纤维膜呈现出红色至绿色的颜色变化。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备超顺磁性胶体纳米晶团簇；
(2)制备含有纳米晶团簇的胶体溶液；
(3)外加磁场，诱导纳米晶团簇发生自组装；
(4)加入连接剂和TritonX-100并混合均匀，得到混合溶液；
(5)对混合溶液进行静电纺丝，获得胶体晶体纤维。
2.如权利要求1所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，超顺磁性胶体纳米晶团簇选自Fe3O4纳米晶团簇、Fe3O4@C纳米晶团簇、MnO2纳米晶团簇的一种或者多种组合物。
3.如权利要求1所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过水热法制备粒径为200-300nm所述纳米晶团簇。
4.如权利要求1所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述纳米晶团簇在所述胶体溶液中的质量占比为30-40％，所述胶体溶液的分散剂为多元醇分散剂。
5.如权利要求1所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，接入外加的磁体，使所述纳米晶团簇形成一维链状的自组装的光子晶体结构。
6.如权利要求1所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的连接剂为PVA、PEO、PVP中的一种。
7.如权利要求6所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述连接剂溶液中连接剂的质量占比为10-15％。
8.如权利要求1所述的磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的TritonX-100与纳米晶团簇的质量比为1-6％。
CN201711377709.3A 2017-12-19 2017-12-19 磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法 Pending CN107938163A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711377709.3A CN107938163A (zh) 2017-12-19 2017-12-19 磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711377709.3A CN107938163A (zh) 2017-12-19 2017-12-19 磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107938163A true CN107938163A (zh) 2018-04-20

Family

ID=61942384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711377709.3A Pending CN107938163A (zh) 2017-12-19 2017-12-19 磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107938163A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108707999A (zh) * 2018-06-05 2018-10-26 浙江大学 一种以木质素磺酸钠为前驱体制备活性炭纳米纤维的方法
CN109183278A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 佛山市高明曦逻科技有限公司 一种制备多色色纺无纺布的装置
CN110787743A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 西南民族大学 一种磁响应性光子晶体、及其简单规模化制备方法与应用
CN113546565A (zh) * 2021-07-20 2021-10-26 南京工业大学 一种介观磁力搅拌子以及介观磁力搅拌子的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794652A (zh) * 2010-03-10 2010-08-04 中国科学技术大学 碳包覆超顺磁性四氧化三铁胶体球的制备方法
JP2010185146A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Japan Vilene Co Ltd 構造発色繊維集合体及びその製造方法
CN102517801A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 苏州大学 结构色纤维膜的制备方法
CN105218740A (zh) * 2015-09-30 2016-01-06 南京工业大学 温度、NaCl盐敏感可逆变色的光子晶体水凝胶的制备方法
CN105777987A (zh) * 2016-03-25 2016-07-20 江南大学 一种细乳液聚合法制备磁诱导组装胶态光子晶体的方法
CN106589429A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 武汉理工大学 一种多功能光子晶体纸及其制备方法
CN106873190A (zh) * 2017-04-24 2017-06-20 牡丹江医学院 一种磁致变色光子晶体材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010185146A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Japan Vilene Co Ltd 構造発色繊維集合体及びその製造方法
CN101794652A (zh) * 2010-03-10 2010-08-04 中国科学技术大学 碳包覆超顺磁性四氧化三铁胶体球的制备方法
CN102517801A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 苏州大学 结构色纤维膜的制备方法
CN105218740A (zh) * 2015-09-30 2016-01-06 南京工业大学 温度、NaCl盐敏感可逆变色的光子晶体水凝胶的制备方法
CN105777987A (zh) * 2016-03-25 2016-07-20 江南大学 一种细乳液聚合法制备磁诱导组装胶态光子晶体的方法
CN106589429A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 武汉理工大学 一种多功能光子晶体纸及其制备方法
CN106873190A (zh) * 2017-04-24 2017-06-20 牡丹江医学院 一种磁致变色光子晶体材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘志福: "基于光子晶体的结构色纤维制备及其显色性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108707999A (zh) * 2018-06-05 2018-10-26 浙江大学 一种以木质素磺酸钠为前驱体制备活性炭纳米纤维的方法
CN109183278A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 佛山市高明曦逻科技有限公司 一种制备多色色纺无纺布的装置
CN110787743A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 西南民族大学 一种磁响应性光子晶体、及其简单规模化制备方法与应用
CN113546565A (zh) * 2021-07-20 2021-10-26 南京工业大学 一种介观磁力搅拌子以及介观磁力搅拌子的制备方法
CN113546565B (zh) * 2021-07-20 2022-07-12 南京工业大学 一种介观磁力搅拌子以及介观磁力搅拌子的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107938163A (zh) 磁性诱导自组装结构色纤维膜的制备方法
Seymour et al. 3D printing of microgel scaffolds with tunable void fraction to promote cell infiltration
Li et al. Additive mixing and conformal coating of noniridescent structural colors with robust mechanical properties fabricated by atomization deposition
Zhang et al. Using cuttlefish ink as an additive to produce non‐iridescent structural colors of high color visibility
Moon et al. Electrospray‐Assisted Fabrication of Uniform Photonic Balls
CN102517801B (zh) 结构色纤维膜的制备方法
US20090047352A1 (en) Colourant Compositions and Their Use
Gao et al. Self-assembly of silica colloidal crystal thin films with tuneable structural colours over a wide visible spectrum
US9180484B2 (en) Magnetically responsive photonic nanochains
CN111101214A (zh) 同轴皮芯层结构色纤维及其微流控制备方法
EP3606569B1 (en) Additive manufacturing based on fluid-fluid interface
CN101583674A (zh) 包含单分散粒子的染色和/或印刷配制剂
JP2017062271A (ja) コア−シェル粒子を含む膜及び物品
CN102395905A (zh) 防反射膜、防反射膜的制造方法和显示装置
Han et al. Cascade‐microphase‐separation‐induced hierarchical photonic structures in supramolecular organogel for deformation‐insensitive structural colors
CN202486472U (zh) 一种液晶显示面板以及显示装置
WO2009086868A2 (de) Verwendung von hydrophoben, lösungsmittelbasierenden pigmentpräparationen in elektronischen displays
CN102702658A (zh) 液体色母料及塑料制品
Li et al. Noniridescent structural color from enhanced electromagnetic resonances of particle aggregations and its applications for reconfigurable patterns
Liu et al. Magnetic field induced formation of visually structural colored fiber in micro-space
Min et al. Bicolored Janus microparticles created by phase separation in emulsion drops
US20200190704A1 (en) Method for preparing inverse opal colloidal crystal fibers
Kim et al. Microfluidic production of mechanochromic photonic fibers containing nonclose‐packed colloidal arrays
US20130329281A1 (en) Inverse opal structures and methods for their preparation and use
Ma et al. Eccentric 1-D magnetic core–shell photonic crystal balls: ingenious fabrication and distinctive optical properties

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180420

RJ01 Rejection of invention patent application after publication