CN108608690B - 一种生色复合薄膜及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生色新材料制备领域，公开了一种生色复合薄膜，其中，所述生色复合薄膜为一维薄膜和胶体光子晶体薄膜在基底上依次堆叠而形成的复合光学结构材料，其中，所述一维薄膜为单层干涉薄膜或一维光子晶体薄膜。本发明的生色复合薄膜兼具高亮度和高饱和度，同时该生色复合薄膜在防伪、显示、涂料等领域都有着潜在的应用价值。

Description

一种生色复合薄膜及其应用
技术领域
本发明涉及生色新材料制备领域，具体地涉及一种生色复合薄膜及其应用。
背景技术
结构色在自然界和生活中都广泛的存在。结构色与染料不同，结构色是由于光和物质微观结构相互作用，发生干涉，散射，衍射等现象产生，因此结构色依赖于物质的结构，相较于染料而言更加稳定、环保，只要结构不被破坏，就不会出现褪色。
目前，胶体光子晶体经常被用来产生结构色。
CN103288491A公开了一种蓝绿色光子晶体结构色薄膜及其制备方法；CN104418972A公开了光子晶体胶囊颜料及其制备方法和应用，所述的光子晶体胶囊颜料是由粒径为100-1500nm的单分散小球与共组装材料进行共组装，并由所述的单分散小球自组装成的有序密堆积的光子晶体微球；CN102517801A公开了一种结构色纤维膜的制备方法，其中，聚合物微球选自二氧化硅微球、聚苯乙烯微球和聚甲基丙稀酸甲酯微球中的一种或多种；但是，光子晶体产生的结构色，由于非相干散射的存在，通常存在饱和度不高的缺陷。
因此，人们会向其中加入强吸收性材料，比如炭黑等，吸收非相干散射，提高颜色的饱和度，例如，CN105174302A公开了一种红色低角度依赖性硫化锌结构色色料及其制备方法；CN103173039A公开了一种无角度依存结构色材料的制备方法，掺杂少量黑色染料增加结构色强度；CN106833076A公开了一种结构色中国画颜料及其制备方法，该颜料是一种含有分散度不超过5％的真球形纳米粒子的悬浊液；CN107033598A公开了一种色彩保持稳定的结构色纳米复合薄膜，其具有有序或者无序结构的尺寸与形状各异的胶体粒子微米组装体；CN104073869A公开了一种提高光子晶体结构色饱和度的方法；但是，同时，均不可避免的降低了颜色的亮度。
除此之外，CN107655856A和CN106199770A公开了薄膜干涉也是一种常用的结构色制备方法，但是，这种方法需要平整的薄膜，对技术要求比较高。另外，文献AdvancedOptical Materials,2017,1700029 1-9报道，通过构筑Fabry-Perot谐振腔得到的结构色，一般饱和度比较高，这是由于在谐振腔中发生多次干涉产生共振，导致颜色更纯，但这种结构一般需要用到重金属，不够环保，加工方法也很繁琐；而文献Nano Letter，2017，17，6034-6039，以及专利CN105259600A，CN105206175A报道，通过构筑等离子体共振材料构筑纳米阵列得到结构色，一般需要用到复杂昂贵的微纳加工仪器才能得到相应的结构，制备过程复杂，制作成本高。
因此，有必要设计出一种能够通过简单的方法就能得到同时具备高饱和度以及高亮度颜色的结构材料，而且成本低廉，环保。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种生色复合薄膜及其应用，该生色复合薄膜兼具高亮度和高饱和度，在不同角度下能够观察到具有不同的颜色，同时该生色复合薄膜在防伪、显示、涂料等领域都有着潜在的应用价值。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种生色复合薄膜，其中，所述生色复合薄膜为一维薄膜和胶体光子晶体薄膜在基底上依次堆叠而形成的复合光学结构材料，其中，所述一维薄膜为单层干涉薄膜或一维光子晶体薄膜。
本发明第二方面提供一种上述所述的生色复合薄膜在显示、防伪或涂料领域上的应用。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
(1)本发明的由胶体光子晶体薄膜和一维薄膜复合而成的复合光学结构材料，能够兼具高饱和度和高亮度的结构色的生色复合薄膜；
(2)本发明通过限定一维薄膜的厚度和层数，能够更好地调控生色复合薄膜的结构色的亮度和饱和度；
(3)本发明的具有胶体光子晶体薄膜和一维薄膜的生色复合薄膜，其对于胶体光子晶体薄膜、一维薄膜以及基底的材质没有严格的要求；
(4)制备该生色复合薄膜的方法简单环保，成本低，制作周期短。
附图说明
图1为本发明的实施例1中得到的胶体光子晶体薄膜的SEM图；
图2为本发明的实施例1中制备的生色复合薄膜的纵截面的SEM图；
图3为本发明的实施例1中制备的生色复合薄膜在不同角度下观察到的颜色的示意图；
图4为本发明的实施例2中制备的生色复合薄膜在不同角度下观察到的颜色的示意图；
图5为由实施例1中得到的生色复合薄膜制备的防伪标志在不同角度下观察到的颜色的示意图。
附图标记说明
1紫色 2蓝色 3绿色 4黄色 5橙色
6紫-黄-绿渐变色 7深蓝色
8绿色背景下带有“深绿色三叶草”图案
9紫色背景下带有“绿色三叶草”图案
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明第一方面提供了一种生色复合薄膜，其中，所述生色复合薄膜为一维薄膜和胶体光子晶体薄膜在基底上依次堆叠而形成的复合光学结构材料，其中，所述一维薄膜为单层干涉薄膜或一维光子晶体薄膜。
根据本发明，所述生色复合薄膜可以为兼具高饱和度和高亮度的层状复合薄膜，其包括上层的胶体光子晶体薄膜和下层的一维薄膜，并且，其是在基底上形成一维薄膜，然后再在该一维薄膜上堆叠胶体光子晶体薄膜而得到的。
根据本发明，所述基底可以为硬质基底或柔性基底；优选地，所述基底为Si、玻璃(载玻片)、PET膜、PDMS膜和Al膜中的任意一种。在本发明中，所述基底的尺寸没有限定，例如，可以为1cm×1cm的硅片，5cm×2.5cm的PET膜，3cm×1cm的载玻片等等，可以根据所制备的生色复合薄膜的具体尺寸要求而选择相应尺寸的基底，一般情况，所制备的生色复合薄膜的尺寸要小于基底的尺寸。
根据本发明，所述一维薄膜可以为无机薄膜和/或有机薄膜，优选地，所述一维薄膜为SiO2、Si3N4、TiO2、Al2O3、Cr、Ni、ZnS、PEG和Co中的一种或多种；这样形成的一维薄膜能够更好地调控一维薄膜的颜色色度。
根据本发明，所述一维薄膜可以由提拉法、蒸镀法、旋涂法和相分离法中任意一种方法制备而得到。
在本发明中，在基底上制备所述一维薄膜的方法可以包括以下步骤：
(1)裁取基底并亲水处理；
(2)采用提拉法、蒸镀法、旋涂法和相分离法中的任意一种方法在所述基底的表面上形成无机薄膜和/或有机薄膜。
其中，将形成有无机薄膜基底置于浓硫酸和双氧水的混合溶液中，在200-300℃加热2-3个小时，大量水清洗，得到干净亲水的薄膜-基底；或者将形成有无机薄膜和/或有机薄膜的基底用丙酮擦洗之后，乙醇、水先后超声15-30分钟，清洗，然后用plasma处理得到亲水干净的薄膜-基底。在本发明中，有机薄膜不能用浓硫酸处理，会被碳化；另外，有机薄膜的亲水处理过程与无机薄膜的亲水处理过程相同，无机硬质基底可以用浓硫酸处理，但是，有机基底不能用浓硫酸处理。
根据本发明，所述一维薄膜的厚度可以为50nm-800nm，优选为100nm-600nm，更优选为200nm-500nm。在本发明中，通过调控所述一维薄膜的厚度，能够更好地调控所制备的生色复合薄膜的饱和度和亮度。
根据本发明，所述一维光子晶体薄膜的层数可以大于等于1层，优选为2-5层，更优选为2-3层，在本发明中，所述一维光子晶体薄膜的层数可以理解为该层数等于制备所述一维光子晶体薄膜的周期数，例如，处理所述光子晶体薄膜一个周期，则所获得的所述光子晶体薄膜的层数为1层，处理所述光子晶体薄膜两个周期，则所获得的所述光子晶体薄膜的层数为2层，与此类推。在本发明中，通过调控一维光子晶体的层数，能够更好地调控所制备的生色复合薄膜的饱和度和亮度。
根据本发明，所述胶体纳米粒子可以为有机纳米粒子、无机纳米粒子和有机-无机复合纳米粒子中的一种或多种；优选地，所述胶体纳米粒子为具有核壳结构的聚合物纳米粒子、聚苯乙烯纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子、金纳米粒子、银纳米粒子、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米粒子和聚甲基丙烯酸甲酯胶体纳米粒子中的一种或多种。
根据本发明，所述胶体光子晶体薄膜可以为由胶体纳米粒子通过竖直沉积法、提拉法、刮涂法、滴涂法、捞膜法、喷雾法和共组装法中任意一种方法制备而得到的；在本发明中，优选采用共组装法。
在本发明中，在所述一维薄膜上制备所述胶体光子晶体薄膜的方法可以包括以下步骤：
(1)制备含有胶体纳米粒子的乳液；
(2)采用竖直沉积法、提拉法、刮涂法、滴涂法、捞膜法、喷雾法和共组装法中任意一种方法在所述一维薄膜上制备所述胶体光子晶体薄膜。
其中，所述含有胶体纳米粒子的乳液的浓度可以为0.1-10wt％；以及所述含有胶体纳米粒子的乳液可以为胶体纳米粒子、水和乙醇的混合溶液，其中，所述胶体纳米粒子、水和乙醇的体积比可以为1：(1-3)：(1-3)，优选为1：1：2；优选情况下，在超声下以使胶体纳米粒子、水和乙醇能够充分混合。
其中，在所述一维薄膜上制备所述胶体光子晶体薄膜的过程中，例如，用移液枪吸取适量预先配好的小球乳液，滴到液面上，可以重复多次，其中，乙醇快速挥发会能够带动胶体纳米粒子在液面上进行组装得到规整的胶体纳米粒子阵列；当组装的胶体纳米粒子铺满整个液面时，可以加入表面活性剂，以使胶体纳米粒子排列更加紧密；然后，将组装好的胶体纳米粒子通过将液体吸收的方式转移到一维薄膜上；然后，再进行煺火处理，例如，可以在烘箱中煺火处理以将其中的液体蒸发，这样能够使胶体纳米粒子与基底结合更加牢固。
其中，在本发明中，所述表面活性剂可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、硬脂酸钠、季铵盐型阳离子表面活性剂、氨基酸型两性离子表面活性剂、甜菜碱型两性离子表面活性剂、卵磷脂性两性离子表面活性剂、聚氧乙烯型非离子表面活性剂和多元醇非离子表面活性剂中的一种或者多种。
根据本发明，所述胶体光子晶体薄膜的层数可以大于等于1层，优选为1-20层，更优选为1-15层，最优选为2-15层；在本发明中，所述胶体光子晶体薄膜的层数主要取决于胶体粒子的堆叠层数，可以理解为所述胶体光子晶体薄膜的层数约等于所述胶体粒子的堆叠层数。
根据本发明，所述胶体纳米粒子的粒径可以为50nm-1000nm，优选为100nm-700nm。在本发明中，通过调控所述胶体纳米粒子的粒径，能够更好地调控所制备的生色复合薄膜的饱和度和亮度。
根据本发明，所述胶体纳米粒子的结构为有序堆积结构或无序堆积结构，其中，所述有序堆积结构为六方紧密堆积结构、立方堆积结构和非紧密堆积结构中的任意一种，所述无序堆积结构包括短程有序长程无序堆积结构；其中，在本发明中，所述短程有序长程无序堆积结构可以理解为“短程有序”在整个堆积结构中为“无序”的，即，所述的“短程有序”只限于某一特定的小范围小区域内是“有序”的。
本发明第二方面提供了一种由上述所述的生色复合薄膜在显示、防伪或涂料领域上的应用。
在本发明中，可以将上述所述的生色复合薄膜制备成角度依赖性结构色防伪标志；例如，在角度变化范围为40°-80°的条件下能够呈现不同的颜色。
在本发明中，所述的角度依赖性是指在较小的角度时，由于颜色亮度比较高，设计的图案无法被观察到，当观察角度比较大时，掩膜版镂空的位置由于plasma(等离子体)的处理，粒径会变小，产生与未处理区域不同的颜色从而显现出来。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，涉及的纳米粒子、化学试剂或者化学药品等均可商购获得，例如，聚苯乙烯购自上海辉质生物科技有限公司，原硅酸四乙酯(TEOS)和四氯化钛购(TiCl4)自Sigma-Aldrich。
以下实施例中，涉及的测试方法如下：
利用宏观角分辨光谱仪(R1，上海复享科学仪器有限公司)测试结构的散射光谱。散射峰的半峰宽可以体现出颜色的饱和度，散射强度积分可以体现出亮度。
实施例1
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
(1)裁取1cm×1cm的硅片，硅片表面有270nm厚的单层SiO2薄膜，置于浓硫酸和双氧水的混合溶液中，200℃加热两个小时，大量水清洗，得到干净亲水的SiO2-Si基底；将其置于清洗干净的培养皿中，倒入适量蒸馏水，使液面没过SiO2-Si基底；
(2)将质量分数为10wt％的600nm疏水聚苯乙烯小球按乳液体积比乳液：水：乙醇＝1：1：2的比例稀释，超声充分混合；其中，所述疏水聚苯乙烯小球的粒径为600nm，所述聚苯乙烯小球的层数为1层，以及所述疏水聚苯乙烯呈六方紧密堆积结构；
(3)用移液枪吸取适量预先配好的小球乳液，滴到液面上，重复多次；乙醇快速挥发会带动聚苯乙烯小球在液面上进行组装得到规整的小球阵列；当组装的小球铺满整个液面时，加入表面活性剂，使小球排列更加紧密，将组装好的小球阵列转移到SiO2-Si片上；
(4)将培养皿放入80℃烘箱中褪火60分钟，使小球与基底结合更加牢固。
结果得到了由单层聚苯乙烯薄膜和单层干涉薄膜复合而成的生色复合薄膜S1，利用宏观角分辨光谱仪测试S1，由其的散射光谱可知，S1兼具高饱和度和高亮度结构色，并且，该生色复合薄膜S1在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例2
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
(1)裁取5cm×2.5cm的PET膜，用丙酮擦洗之后，在乙醇和水中分别超声15分钟左右，清洗；通过提拉法在清洗干净的PET膜上交替提拉SiO2/TiO2膜，具体步骤为：首先按照摩尔比TEOS(原硅酸四乙酯)：EtOH：H2O：HCl：CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)＝1：40：10：0.26：0.05和摩尔比TiCl4：EtOH：H2O：F127＝1：40：10：10：0.005分别配制得到SiO2和TiO2溶胶；将清洗干净的PET交替浸没在SiO2和TiO2溶胶中20s，然后分别以2000μm/s和500μm/s的速度匀速提拉出来，200℃加热2小时；重复以上步骤得到两层的SiO2-TiO2-PET基底；
(2)将质量分数为10wt％的600nm疏水聚苯乙烯小球按体积比为乳液：水：乙醇＝1：1：2的比例稀释，超声充分混合；
(3)用plasma(等离子体)处理光子晶体表面使其亲水，将其置于清洗干净的亲水培养皿中，倒入适量蒸馏水，使液面刚好没过SiO2-TiO2-PET基底；该一维光子晶体的层数为1层；
(4)用移液枪吸取适量预先配好的小球乳液，滴到液面上，重复多次；乙醇快速挥发会带动聚苯乙烯小球在液面上进行组装得到规整的小球阵列；当组装的小球铺满整个液面时，加入表面活性剂，使小球排列更加紧密；将组装好的小球阵列转移到SiO2-Si片上，将培养皿放入80℃烘箱中褪火60分钟，使小球与基底结合更加牢固。
结果得到了由单层小球阵列和一维光子晶体复合而成柔性的生色复合薄膜S2，利用宏观角分辨光谱仪测试S2，由其的散射光谱可知，S2兼具高饱和度和高亮度结构色，并且，该生色复合薄膜S2在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例3
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
(1)裁取3cm×1cm的载玻片，置于浓硫酸和双氧水的混合溶液中，200℃加热两个小时，大量蒸馏水清洗，得到干净亲水的载玻片基底；通过提拉法在清洗干净的载玻片上交替提拉SiO2/TiO2膜，具体步骤为：首先按照摩尔比TEOS：EtOH：H2O：HCl：CTAB＝1：40：10：0.26：0.05和摩尔比TiCl4：EtOH：H2O：F127＝1：40：10：10：0.005分别配制得到SiO2和TiO2溶胶；将清洗干净的载玻片交替浸没在SiO2和TiO2溶胶中20s，然后分别以2000μm/s和500μm/s的速度匀速提拉出来，200℃加热2小时；重复以上步骤得到两个周期的SiO2-TiO2-玻璃基底；
(2)用plasma处理一维光子晶体表面使其亲水；所述一维光子晶体的的层数为1层；
(3)将粒径为220nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)聚合物胶体微球超声分散于水中，形成质量分数为0.1wt％的乳液；
(4)然后将预处理好的亲水SiO2-TiO2-玻璃基底竖直放入该乳液中，在温度为60℃，相对湿度为60％的条件下，利用在SiO2-TiO2-玻璃表面形成的水的弯月面的毛细力使单分散的胶体纳米粒子组装在基底上；待溶液完全蒸发后，80℃褪火60min。
结果得到由三维光子晶体薄膜和一维光子晶体复合而成的生色复合薄膜S3，利用宏观角分辨光谱仪测试S3，由其的散射光谱可知，S3兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S3在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例4
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
按照与实施例1相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，在步骤(1)中，硅片表面形成有200nm厚的单层SiO2薄膜。
结果得到由三维光子晶体薄膜和干涉薄膜复合而成的生色复合薄膜S4，利用宏观角分辨光谱仪测试S4，由其的散射光谱可知，S4兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S4在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例5
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
按照与实施例1相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，在步骤(1)中，硅片表面形成有500nm厚的单层SiO2薄膜。
结果得到由三维光子晶体薄膜和干涉薄膜复合而成的生色复合薄膜S5，利用宏观角分辨光谱仪测试S5，由其的散射光谱可知，S5兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S5在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例6
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
按照与实施例2相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，在步骤(3)中，所述一维光子晶体的周期数为2个周期。
结果得到由三维光子晶体薄膜和一维光子晶体复合而成的生色复合薄膜S6，利用宏观角分辨光谱仪测试S6，由其的散射光谱可知，S6兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S6在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例7
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
按照与实施例3相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，在步骤(2)中，所述一维光子晶体的周期数为3个周期。
结果得到由三维光子晶体薄膜和一维光子晶体复合而成的生色复合薄膜S7，利用宏观角分辨光谱仪测试S7，由其的散射光谱可知，S7兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S7在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例8
本实施例在于说明本发明所制备的生色复合薄膜。
按照与实施例1相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，在步骤(2)中，将600nm疏水聚苯乙烯替换为500nm二氧化硅纳米粒子；
结果得到由单层光子晶体薄膜和干涉薄膜复合而成的生色复合薄膜S8，利用宏观角分辨光谱仪测试S8，由其的散射光谱可知，S8兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S8在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例9
按照与实施例1相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，将呈六方紧密堆积结构的疏水聚苯乙烯制备成呈立方堆积结构的疏水聚苯乙烯。
结果得到由单层光子晶体薄膜和干涉薄膜复合而成的生色复合薄膜S9，利用宏观角分辨光谱仪测试S9，由其的散射光谱可知，S9兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S9在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
实施例10
按照与实施例1相同的方法准备生色复合薄膜，所不同之处在于，所述疏水聚苯乙烯小球的粒径为300nm，所述聚苯乙烯小球的层数为20层。
结果得到由三维光子晶体薄膜和干涉薄膜复合而成的生色复合薄膜S10，利用宏观角分辨光谱仪测试S10，由其的散射光谱可知，S10兼具高饱和度和高亮度的结构色，并且，该生色复合薄膜S10在不同角度下能够观察到具有不同的颜色。
应用例1
本应用例在于说明将本发明所制备的生色复合薄膜制备成角度依赖性结构色防伪标志。
将实施例1-10中制备的生色复合薄膜S1-S10作为样品，选用三叶草掩膜版紧贴在样品上，整体放入plasma氧等离子体机器中，在功率为300W下处理300s，取出后即可得到有角度依赖性的防伪标志F1-F10。
图1所示为实施例1中得到的胶体光子晶体薄膜的SEM图，从中可以看出其中的胶体纳米粒子均匀排列；
图2所示为实施例1中制备的生色复合薄膜的纵截面的SEM图，从中可以看出胶体光子晶体薄膜与一维薄膜复合在一起；
图3所示为实施例1中制备的生色复合薄膜在不同角度下观察到的颜色的示意图，可以看出所制备的生色复合薄膜具有高饱和度和高亮度，其中，在光源入射角在25°左右，角度变化范围为15°-20°的条件下，观察到所制备的生色复合薄膜S1为紫色，如图3中标记有“1”的图片；在光源入射角在25°左右，角度变化范围为21°-26°的条件下，观察到所制备的生色复合薄膜S1为蓝色，如图3中标记有“2”的图片；在光源入射角在25°左右，角度变化范围为32°-38°的条件下，观察到所制备的生色复合薄膜S1为绿色，如图3中标记有“3”的图片；在光源入射角在25°左右，角度变化范围为44°-48°的条件下，观察到所制备的生色复合薄膜S1为黄色，如图3标记有“4”的图片；在光源入射角在25°左右，角度变化范围为48°-55°的条件下，观察到所制备的生色复合薄膜S1为橙色，如图3标记有“5”的图片。
图4所示为实施例2中制备的生色复合薄膜在不同角度下观察到的颜色的示意图，所制备的柔性的生色复合薄膜S2具有高饱和度和高亮度，并且，由于该柔性的生色复合薄膜S2自带弯曲，因此，能够观察到所制备的柔性的生色复合薄膜S2为紫-黄-绿渐变色，如图4标记有“6”的图片；
图5为本发明由实施例1制备的生色复合薄膜制备的防伪标志在不同角度下的颜色的示意图，从中可以看出该防伪标志在不同角度下，例如，在角度变化范围为40°-80°的条件下呈现不同的颜色，其中，标记有“7”的图片呈深蓝色，标记有“8”的图片呈绿色背景下带有“三叶草”图案，标记有“9”的图片呈紫色背景下带有“三叶草”图案且该“三叶草”图案清晰可见；显然，该防伪标志在不同角度条件下，其中的“三叶草”图案由隐藏目测不到的情况下随着角度的改变至该“三叶草”图案清晰可见。
因此，本发明通过将胶体光子晶体薄膜和一维薄膜复合能够得到兼具高饱和度和高亮度的结构色的生色复合薄膜；以及制备该生色复合薄膜的方法简单环保，成本低，制作周期短，并且，该生色复合薄膜在防伪、显示、涂料等领域都有着潜在的应用价值。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种生色复合薄膜，其特征在于，所述生色复合薄膜为一维薄膜和胶体光子晶体薄膜在基底上依次堆叠而形成的复合光学结构材料，其中，所述一维薄膜为单层干涉薄膜或一维光子晶体薄膜；
其中，所述一维薄膜的厚度为50nm-800nm。
2.根据权利要求1所述的生色复合薄膜，其中，所述一维薄膜的厚度为100nm-600nm。
3.根据权利要求2所述的生色复合薄膜，其中，所述一维薄膜的厚度为200nm-500nm。
4.根据权利要求1所述的生色复合薄膜，其中，所述一维薄膜为无机薄膜和/或有机薄膜。
5.根据权利要求4所述的生色复合薄膜，其中，所述一维薄膜为SiO2、Si3N4、TiO2、Al2O3、Cr、Ni、ZnS、PEG和Co中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的生色复合薄膜，其中，所述一维光子晶体薄膜层数大于等于1层。
7.根据权利要求6所述的生色复合薄膜，其中，所述一维光子晶体薄膜层数为2-5层。
8.根据权利要求7所述的生色复合薄膜，其中，所述一维光子晶体薄膜层数为2-3层。
9.根据权利要求1或3所述的生色复合薄膜，其中，所述一维薄膜由提拉法、蒸镀法、旋涂法和相分离法中任意一种方法制备而得到的。
10.根据权利要求1所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体光子晶体薄膜为由胶体纳米粒子通过竖直沉积法、提拉法、刮涂法、滴涂法、捞膜法、喷雾法和共组装法中任意一种方法制备而得到的。
11.根据权利要求1或10所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体光子晶体薄膜的层数大于等于1层。
12.根据权利要求11所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体光子晶体薄膜的层数为1-20层。
13.根据权利要求10所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体纳米粒子的粒径为50nm-1000nm。
14.根据权利要求13所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体纳米粒子的粒径为100nm-700nm。
15.根据权利要求10或14所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体纳米粒子为有机纳米粒子、无机纳米粒子和有机-无机复合纳米粒子中的一种或多种。
16.根据权利要求15所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体纳米粒子为具有核壳结构的聚合物纳米粒子、聚苯乙烯纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子、金纳米粒子、银纳米粒子、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)纳米粒子和聚甲基丙烯酸甲酯胶体纳米粒子中的一种或多种。
17.根据权利要求10或14所述的生色复合薄膜，其中，所述胶体纳米粒子的结构为有序堆积结构或无序堆积结构，其中，所述有序堆积结构为六方紧密堆积结构、立方堆积结构和非紧密堆积结构中的任意一种，所述无序堆积结构包括短程有序长程无序堆积结构。
18.根据权利要求1所述的生色复合薄膜，其中，所述基底为硬质基底或柔性基底。
19.根据权利要求18所述的生色复合薄膜，其中，所述基底为Si、玻璃、PET膜、PDMS膜和Al膜中的任意一种。
20.权利要求1-19中任意一项所述的生色复合薄膜在显示、防伪或涂料领域上的应用。
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