CN111363189B - 一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法；将两亲性支化嵌段聚合物溶于与水不相溶的有机溶剂中，形成聚合物溶液，将聚合物溶液制成分散于含有表面活性剂的水溶液中形成微米大小的液滴；在0～60℃、5％～80％相对湿度的条件下，使两亲性支化嵌段聚合物溶液中的有机溶剂挥发完全，在挥发过程中发生反相乳化而形成水包油包水的双乳液，其中油相中纳米水滴自组装形成有序排列结构，得到具有有序多孔结构的固体光子晶体材料。光子晶体材料包含有序多孔结构，反射光颜色覆盖整个可见光范围。本发明提供制备方法操作简单，可重复性强，避免了传统制备方法的过程繁琐、耗时长、操作复杂以及制备条件苛刻等问题。

Description

一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法
技术领域
本发明属于光子晶体材料制备方法领域，更详细地，涉及一种利用水包油包水(w/o/w)双乳液有序自组装制备多孔结构光子晶体材料的新方法，利用两亲性支化嵌段共聚物自组装形成有序多孔结构，包括所述乳液及所述多孔结构光子晶体材料的制备方法。
背景技术
在1987年由S.John和E.Yablonovitch分别独立提出了光子晶体(PhotonicCrystal)的概念，即光子晶体是具有不同折射率的材料组装成亚微米高度有序的周期性结构。在导电晶体中，电子以波的形式传播，符合特定标准的波可以通过周期性电位而不会散射。然而，因为晶体的能带结构存在间隙，所以能禁止电子在某些方向上以某些能量传播。如果晶格势足够强，则间隙可以延伸以覆盖所有可能的传播方向，从而产生完整的带隙。将这种原理应用到光学中即产生了光子晶体的概念，其中原子或分子被具有不同介电常数的宏观介质代替，并且周期性电位被周期性介电函数(或周期性折射率)代替。因此，我们可以设计和构造具有光子带隙的光子晶体，防止光以特定频率(一定范围的波长)在某些方向上传播。光子晶体根据其周期性结构在空间中的排列方式可以分为一维，二维和三维结构。三维光子晶体在自然界中普遍存在，例如：澳大利亚出产的蛋白石就是一种三维光子晶体，它由紧密排列的二氧化硅纳米球构成。
目前，制备多孔结构光子晶体一般采用的是胶体纳米粒子自组装加刻蚀法，该方法具有步骤多、耗时长、操作复杂以及制备条件苛刻等缺点，我们以二氧化硅(SiO2)纳米球自组装形成蛋白石结构为例来说明：首先，需要通过近似于单分散的SiO2纳米颗粒自组装成面心立方(fcc)胶体晶体，一般的方法是将SiO2胶体粒子在重力或吸附力的作用下沉积于基板上，SiO2胶体粒子自动堆积成面心立方的结构。其次，在此种晶体结构中存在着32％左右的空隙，通过在空隙中反填其他原料，如聚合单体，再通过引发聚合而形成一个聚合物整体。最后，通过刻蚀的方法除去SiO2而生产周期性排列的有序多孔结构。因为这种模板与天然蛋白石具有相同的立方密堆积结构，所以称为人工蛋白石。而通过此类蛋白石模板制备的多孔结构被称为“反蛋白石”结构。为了得到完美的反蛋白石结构，必须保证能均匀地充填蛋白石结构的空隙，只有当充填率达80％以上时，才能得到较好的光子带隙。此外，在制备反蛋白石结构时，通常需要使用腐蚀性极强的氢氟酸将SiO2刻蚀掉，此种危险化学药品严重制约了产业化应用。
两亲性支化嵌段共聚物近年来引起了很多关注，因为它们在选择性溶剂中的自组装可以提供各种结构的纳米组装体，例如胶束、纳米纤维和囊泡。两亲性支化嵌段共聚物是指在同一分子链中含有亲水长支链和亲油长支链的支化聚合物化合物，亲水链段和亲油链段的不相容性会导致微相分离的发生，使得两亲性嵌段聚合物表现出自组装的特性。它在生物材料、工程材料、添加剂、涂料等方面有着广泛的应用。聚合物刷作为一种支化聚合物正受到越来越多的关注，它的分子结构由一条聚合物主链和无数条紧密排列的聚合物支链组成，由于支链间较大的空间排斥效应，主链在很大程度上呈现极度舒展的形态。不同于线性聚合物，这种聚合物构象特殊，分子间链缠结大幅减少，自组装动力学显著加快。分子量高达百万Da的样品仍能在几分钟内自组装形成较好的微结构，且结构尺寸从几十纳米扩展到了几百纳米，因而可以实现与可见光的相互作用。然而，传统的通过聚合物刷自组装方法只能制备一维层状的光子晶体，且需要分子量高达百万Da以上的聚合物才能实现制备反射可见光的结构，合成难度高，较大的影响了其作为光子晶体构筑材料的实际应用。
发明内容
本发明解决的课题是提供一种利用支化嵌段共聚物作为表面活性剂的乳液有序自组装制备多孔光子晶体材料的新方法，利用该方法可获得反射光颜色覆盖整个可见光区域的光子晶体材料。
本发明的课题不限于前述技术课题，本发明所属领域中具备通常知识者可以在下面的记载中明确地了解到前面没有提到的其他技术课题。
针对现有光子晶体材料制备技术的缺陷或改进需求，本发明的目的在于一种有序多孔光子晶体材料的高效制备，其中通过对该方法中关键原料的分子结构调控以及制备条件(如质量浓度、配比和环境因素)等进行调整，能简便高效的制备上述光子晶体材料，避免了传统制备方法的过程繁琐、耗时长、操作复杂以及制备条件苛刻等问题。
本发明的技术方案如下：
一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法；包括以下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物溶于与水不相溶的有机溶剂中，形成聚合物溶液；将聚合物溶液加入到去离子水中或含有表面活性剂的水溶液中，由于相分离而形成分层的油水两相溶液；
或者，将聚合物溶液采用乳化技术的方式进行乳化，使聚合物溶液作为分散相形成分布于水中的微米级大小的液滴；
(2)将步骤(1)中得到的油水两相溶液或分布于水中的微米级大小的液滴收集在容器中，在0～60℃、5％～80％相对湿度(RH)的条件下，使有机溶剂挥发完全，在挥发过程中由于自发的反相乳化而形成水包油包水的双乳液，其中油相中纳米水滴自组装后得到具有有序多孔结构的固体光子晶体材料。
所述的两亲性支化嵌段聚合物包括但不限于星型、超支化和刷型聚合物；两亲性支化嵌段聚合物的化学结构特征为在同一分子链中含有亲水长支链和亲油长支链的支化聚合物，亲水嵌段的种类为所有具有亲水性的聚合物，亲油嵌段的种类为所有具有亲油性聚合物，支化嵌段共聚物亲水和亲油嵌段的主链聚合度(DP)分别为5～200个重复单元，亲水性和亲油性支链聚合度(DP)分别为10～200个重复单元。
所述两亲性支化嵌段聚合物的支链组成包括但不限于聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PS-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PtBA-b-PEO)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PDMS-b-PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PEO)、聚丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMA-b-PEO)、聚丙烯腈-b-聚乙二醇(PAN-b-PEO)、聚乳酸-b-聚乙二醇(PLA-b-PEO)、聚ε-己内酯-b-聚乙二醇(PCL-b-PEO)、聚乙烯-b-聚乙二醇(PE-b-PEO)、聚丙烯-b-聚乙二醇(PP-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸(PDMS-b-PMAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙烯基吡咯烷酮(PDMS-b-PVP)、聚苯乙烯-b-聚-4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)、聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)、聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PS-b-PDMS-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PS-b-PtBA-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PtBA-b-PDMS-b-PEO)或聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PS-b-PEO)的具有两亲性的二嵌段、三嵌段以及多嵌段聚合物。
所述有机溶剂为所有与水不互溶的有机溶剂，包括但不限于甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷或二甲苯。
所述两亲性支化嵌段聚合物在有机溶剂中的质量浓度为0.1wt％～10wt％.
所述的聚合物溶液占水相的体积百分比为1％～35％。
所述去离子水中含有表面活性剂的质量浓度为0.1wt％～10wt％，表面活性剂包括CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、SDS(十二烷基硫酸钠)、PVA(聚乙烯醇)。
所述的步骤(2)乳化技术包括SPG(Shirasu Porous Glass)膜乳化、微流控或机械力震荡方式。
利用本发明的方法制备得到的光子晶体材料，其特征是光子晶体材料颗粒直径范围为0.5～200μm，材料的有序多孔结构中孔直径大小为10～500nm；材料反射光波长范围为380～780nm。
所述多孔结构的晶体排列方式包括面心立方排列结构(FCC)、体心立方排列结构(BCC)、密排六方结构(HCP)和无定型结构。
本发明涉及一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法；将两亲性支化嵌段聚合物溶于与水不相溶的有机溶剂中，形成聚合物溶液，将聚合物溶液制成分散于含有表面活性剂的水溶液中形成微米大小的液滴；在0～60℃、5％～80％相对湿度的条件下，使两亲性支化嵌段聚合物溶液中的有机溶剂挥发完全，在挥发过程中发生反相乳化而形成水包油包水的双乳液，其中油相中纳米水滴自组装形成有序排列结构，得到具有有序多孔结构的固体光子晶体材料。光子晶体材料包含有序多孔结构，反射光颜色覆盖整个可见光范围。本发明提供制备方法操作简单，可重复性强，避免了传统制备方法的过程繁琐、耗时长、操作复杂以及制备条件苛刻等问题。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有的技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的有序多孔光子晶体材料的制备方法，针对目前常用的胶体纳米粒子自组装法步骤多、耗时长、操作复杂以及制备条件苛刻等问题，通过聚合物溶液与水溶液之间的乳化，有机溶剂挥发后即得到光子晶体材料，显著简化了制备流程，避免了使用强腐蚀性化学药品进行刻蚀的危险性，有利于降低光子晶体材料的成本。
(2)通过改变两亲性支化嵌段聚合物的种类、主链聚合度和支链聚合度、表面活性剂种类和分子量、溶液质量浓度、乳化技术、温度和湿度等因素，所得光子晶体材料的反射光波长达到380～780nm范围。
(3)本发明提供的光子晶体材料中多孔结构的晶体排列方式与现有制备技术产品类似，所得到的光子晶体材料呈现出与其他制备方法类似的反射光颜色，产品形态(微米级颗粒)更适合作为光子晶体颜料用于各种配方。
附图说明
图1为多孔光子晶体材料的微流控乳液制备过程示意图；
图2A为球形光子晶体材料显微镜照片；
图2B为球形光子晶体材料表面细节SEM图；
图2C为球形光子晶体材料剖面SEM图；
图2D为球形光子晶体材料剖面细节SEM图；
图3A为光子晶体材料薄膜显微镜照片；
图3B为光子晶体材料薄膜表面细节SEM图；
图3C为光子晶体材料薄膜剖面SEM图；
图3D为光子晶体材料薄膜剖面细节SEM图；
图4为实例1、实例22、实例23、实例24、实例25中光子晶体的反射光谱图；
图5为光子晶体反射光谱与PS4K-b-PEO4K主链总聚合度(DP)的关系图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明，下面结合实施案例及附图说明对本发明所述实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和要点，而不是对本发明权利要求的限制。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相组合。
作为本发明的进一步优选两亲性支化嵌段聚合物包括但不限于星型、超支化和刷型聚合物等。所述两亲性支化嵌段聚合物的化学结构特征为在同一分子链中含有亲水长支链和亲油长支链的支化聚合物，亲水嵌段的种类为所有具有亲水性的聚合物，亲油嵌段的种类为所有具有亲油性聚合物，支化嵌段共聚物亲水和亲油嵌段的主链聚合度(DP)分别为5～200个重复单元，亲水性和亲油性支链聚合度(DP)分别为10～200个重复单元。所述两亲性支化嵌段聚合物的支链组成包括但不限于聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PS-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PtBA-b-PEO)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PDMS-b-PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PEO)、聚丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMA-b-PEO)、聚丙烯腈-b-聚乙二醇(PAN-b-PEO)、聚乳酸-b-聚乙二醇(PLA-b-PEO)、聚ε-己内酯-b-聚乙二醇(PCL-b-PEO)、聚乙烯-b-聚乙二醇(PE-b-PEO)、聚丙烯-b-聚乙二醇(PP-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸(PDMS-b-PMAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙烯基吡咯烷酮(PDMS-b-PVP)、聚苯乙烯-b-聚-4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)、聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)、聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PS-b-PDMS-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PS-b-PtBA-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PtBA-b-PDMS-b-PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PS-b-PEO)等具有两亲性的二嵌段、三嵌段以及多嵌段聚合物。
作为本发明的进一步优选，所述的有机溶剂为所有与水不互溶的有机溶剂，包括但不限于甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、二甲苯等。优选的，所述两亲性支化嵌段聚合物在有机溶剂中的质量浓度为0.1wt％～10wt％，聚合物溶液占水相的体积百分比为1％～35％。
作为本发明的进一步优选，所述去离子水中含有表面活性剂的质量浓度为0.1wt％～10wt％，种类包括但不限于CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、SDS(十二烷基硫酸钠)、PVA(聚乙烯醇)等，PVA分子量为1×104～5×105g/mol，分子量分布(PDI)为1～10；优选的，所述乳化的技术包括SPG(Shirasu Porous Glass)膜乳化、微流控或机械力震荡等方式。
作为本发明的进一步优选，所述得到的光子晶体材料的有序多孔结构中孔直径大小为10～500nm，所述多孔结构的晶体排列方式与现有制备技术产品类似，如：面心立方排列结构(FCC)、体心立方排列结构(BCC)、密排六方结构(HCP)和无定型结构等；优选的，所述光子晶体材料的反射光波长范围为380nm至780nm。
该光子晶体的制备方法，包括以下内容和步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物溶于与水不相溶的有机溶剂中，形成聚合物溶液，质量浓度为0.1wt％～10wt％；将聚合物溶液加入到去离子水中或含有表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的种类包括CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、SDS(十二烷基硫酸钠)、PVA(聚乙烯醇)等，PVA分子量为1×104～5×105g/mol，分子量分布(PDI)为1～10，表面活性剂的质量浓度为0.1wt％～10wt％，由于相分离而形成分层的油水两相溶液，聚合物溶液占水相的体积百分比为1％～35％；
或者，采用SPG(Shirasu Porous Glass)膜乳化技术、微流控技术或机械力震荡的方式将聚合物溶液进行乳化，使所述聚合物溶液作为分散相形成直径为10～500微米大小的乳液液滴分布于所述水溶液中；
(2)将步骤(1)中所述聚合物溶液与水相形成的分层油水两相溶液或分布于水中的微米级大小的乳液滴收集在容器中，在0～60℃、5％～80％相对湿度(RH)的条件下，使所述聚合物溶液在12～72小时内挥发完全，即得到具有多孔结构的光子晶体材料。多孔结构的孔的直径大小为10～500nm，所述多孔结构晶体排列方式与现有制备方法类似，如：反蛋白石面心立方排列结构(FCC)、体心立方排列结构(BCC)、密排六方结构(HCP)和无定型结构等，光子晶体的反射光波长范围为380nm至780nm。
本发明提供的制备方法操作简单，适用于大规模乳液法制备，有利于降低光子晶体材料的成本。本发明提供的多孔结构光子晶体的颜色艳丽，更适合作为光子晶体颜料用于各种配方。
下面以下为具体实施例和附图具体说明。
实施例1
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PS-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PS的聚合度为38个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。其乳液制备过程如图1所示。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为180nm，反射波长为480nm，外观呈现青蓝色。其显微镜照片、外表面细节SEM图、球体剖面SEM图及其细节SEM图如图2A、图2B、图2C和图2D所示。
实施例2
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PtBA-b-PEO溶于氯仿，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该氯仿溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为3600μL/h，获得的液滴直径为30μm。所述PtBA-b-PEO的分子量为33×104g/mol，主链中亲油性嵌段PtBA的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PtBA的聚合度为55个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为10μm，单个孔直径为120nm，反射波长为405nm，外观呈现紫色。
实施例3
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PDMS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PDMS-b-PEO的分子量为26×104g/mol，主链中亲油性嵌段PDMS的聚合度为40个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PDMS的聚合度为48个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为100nm，反射波长为380nm，外观呈现紫色。
实施例4
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PMMA-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为250μm，分散相流速为480μL/h，连续相的流速为3840μL/h，获得的液滴直径为200μm。所述PMMA-b-PEO的分子量为28×104g/mol，主链中亲油性嵌段PMMA的聚合度为35个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为35个重复单元，亲油性支链PMMA的聚合度为40个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为60μm，单个孔直径为200nm，反射波长为490nm，外观呈现蓝色。
实施例5
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PMA-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PMA-b-PEO的分子量为28×104g/mol，主链中亲油性嵌段PMA的聚合度为35个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为35个重复单元，亲油性支链PMA的聚合度为46个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为210nm，反射波长为490nm，外观呈现蓝色。
实施例6
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PAN-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为0.8wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PAN-b-PEO的分子量为28×104g/mol，主链中亲油性嵌段PAN的聚合度为35个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为35个重复单元，亲油性支链PAN的聚合度为75个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为30000～70000g/mol,分子量分布(PDI)为10。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为230nm，反射波长为510nm，外观呈现绿色。
实施例7
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PLA-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为4wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为250μm，分散相流速为480μL/h，连续相的流速为3840μL/h，获得的液滴直径为200μm。所用PLA-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PLA的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PLA的聚合度为56个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列结构(FCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为100μm，单个孔直径为150nm，反射波长为420nm，外观呈现紫色。
实施例8
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PCL-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PCL-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PCL的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PCL的聚合度为35个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列结构(FCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为120nm，反射波长为400nm，外观呈现紫色。
实施例9
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PE-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为6wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PE-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PE的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PE的聚合度为143个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列结构(FCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为100μm，单个孔直径为120nm，反射波长为420nm，外观呈现紫色。
实施例10
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PP-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PP-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PP的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PP的聚合度为95个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为150nm，反射波长为440nm，外观呈现青紫色。
实施例11
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PAA溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为0.2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PS-b-PAA的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PAA的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PS的聚合度为38个重复单元，亲水性支链PAA的聚合度为56个重复单元。所述PVA的分子量为146000～186000g/mol,分子量分布(PDI)为2.3。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为120nm，反射波长为440nm，外观呈现青紫色。
实施例12
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PDMS-b-PMAA溶于甲苯，获得质量浓度为0.1wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为50μm，分散相流速为120μL/h，连续相的流速为960μL/h，获得的液滴直径为40μm。所用PDMS-b-PMAA的分子量为30×104g/mol，主链中亲油性嵌段PDMS的聚合度为40个重复单元，亲水性嵌段PMAA的聚合度为40个重复单元，亲油性支链PDMS的聚合度为48个重复单元，亲水性支链PMAA的聚合度为46个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为5μm，单个孔直径为200nm，反射波长为470nm，外观呈现蓝色。
实施例13
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PDMS-b-PVP溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所用PDMS-b-PVP的分子量为30×104g/mol，主链中亲油性嵌段PDMS的聚合度为40个重复单元，亲水性嵌段PVP的聚合度为40个重复单元，亲油性支链PDMS的聚合度为48个重复单元，亲水性支链PVP的聚合度为36个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为200nm，反射波长为480nm，外观呈现蓝色。
实施例14
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-P4VP溶于二甲苯，获得质量浓度为4wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该二甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为250μm，分散相流速为480μL/h，连续相的流速为3600μL/h，获得的液滴直径为230μm。所述PS-b-P4VP的分子量为32×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为40，亲水性嵌段P4VP的聚合度为40，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链P4VP的聚合度为38。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列结构(FCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为160μm，单个孔直径为300nm，反射波长为620nm，外观为橙黄色。
实施例15
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-P2VP溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-P2VP的分子量为28×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为35，亲水性嵌段P2VP的聚合度为35，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链P2VP的聚合度为38。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列结构(FCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为35μm，单个孔直径为250nm，反射波长为560nm，外观为绿色。
实施例16
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PDMS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-PDMS-b-PEO的分子量为47×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为40，亲油性嵌段PDMS的聚合度为20，亲水性嵌段PEO的聚合度为60，亲油性支链PS的聚合度为38，亲油性支链PDMS的聚合度为48，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为300nm，反射波长为590nm，外观为黄色。
实施例17
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PtBA-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为4wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为0.8wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-PtBA-b-PEO的分子量为38×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为20，亲油性嵌段PtBA的聚合度为20，亲水性嵌段PEO的聚合度为40，亲油性支链PS的聚合度为38，亲油性支链PtBA的聚合度为55，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为31000～50000g/mol,分子量分布(PDI)为2.1。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为80μm，单个孔直径为200nm，反射波长为480nm，外观为蓝色。
实施例18
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PtBA-b-PDMS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为50μm，分散相流速为180μL/h，连续相的流速为1000μL/h，获得的液滴直径为50μm。所述PtBA-b-PDMS-b-PEO的分子量为37×104g/mol，主链中亲油性嵌段PtBA的聚合度为30，亲油性嵌段PDMS的聚合度为30，亲水性嵌段PEO的聚合度为60，亲油性支链PtBA的聚合度为55，亲油性支链PDMS的聚合度为48，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列结构(FCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为30μm，单个孔直径为250nm，反射波长为520nm，外观为绿色。
实施例19
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PMMA-b-PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为6wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PMMA-b-PS-b-PEO的分子量为48×104g/mol，主链中亲油性嵌段PMMA的聚合度为20，亲油性嵌段PS的聚合度为40，亲水性嵌段PEO的聚合度为60，亲油性支链PMMA的聚合度为40，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为90μm，单个孔直径为300nm，反射波长为580nm，外观为黄色。
实施例20
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PDMS-b-PtBA-b-PEO-b-PAA溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-PDMS-b-PtBA-b-PEO-b-PAA的分子量为45×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS、PDMS和PtBA的聚合度分别为20，亲水性嵌段PEO和PAA的聚合度分别为20，亲油性支链PS的聚合度为38，亲油性支链PDMS的聚合度为48，亲油性支链PtBA的聚合度为55，亲水性支链PEO的聚合度为90,亲水性支链PAA的聚合度为56。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为35μm，单个孔直径为320nm，反射波长为600nm，外观为橙黄色。
实施例21
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)本例子采用了两亲性超支化嵌段聚合物PS-b-PEO，该类聚合物相比此前刷型聚合物拥有更高的支链接枝密度，溶于甲苯获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述超支化聚合物的分子量为36×104g/mol，亲水和亲油嵌段的体积比为1：1。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为10。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为300nm，反射波长为590nm，外观为黄色。
实施例22
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中的质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-PEO的分子量为48×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为60个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为60个重复单元，亲油性支链PS的聚合度为38个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，纳米孔直径为350nm，反射波长为650nm，外观呈现红色。
实施例23
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中，其中SDS质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为30个重复单元，亲水性嵌段PEO的聚合度为30个重复单元，亲油性支链PS的聚合度为38个重复单元，亲水性支链PEO的聚合度为90个重复单元。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为200nm，反射波长为500nm，外观为青蓝色。
实施例24
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液。接着，采用微流控技术将该甲苯溶液制成大小均匀的微米级液滴，获得的液滴分散到PVA水溶液中，其中PVA在水中质量浓度为2wt％。微流控设备设定参数包括：采用的芯片孔道内径为150μm，分散相流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，获得的液滴直径为120μm。所述PS-b-PEO的分子量为20×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为25，亲水性嵌段PEO的聚合度为25，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列(FCC)结构的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为100nm，反射波长为410nm。
实施例25
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液，接着，采用SPG膜乳化技术将甲苯溶液制成大小均匀的液滴，在PVA水溶液中进行乳化，其中PVA在水中质量浓度为0.1wt％，以甲苯溶液作为分散相，在连续相PVA水溶液的剪切力作用下，分散相形成单分散的乳液液滴。所述的搅拌速度为300rpm，得到的乳液液滴直径为100μm。所述PS-b-PEO的分子量为43×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为50，亲水性嵌段PEO的聚合度为30，亲油性支链PS的聚合度为60，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在60℃、80％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列(FCC)结构的光子晶体材料颗粒，其直径为40μm，单个孔直径为300nm，反射波长为580nm，外观为黄色。
实施例26
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为5wt％的溶液，接着，采用微流控技术将甲苯溶液制成大小均匀的液滴，以去离子水为连续相进行乳化，在去离子水的剪切力作用下，分散相形成单分散的乳液液滴。所述的分散相的流速为240μL/h，连续相的流速为1920μL/h，所述的微流控技术采用的芯片内径为150μm，所述乳液液滴直径为120μm。所述PS-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为30，亲水性嵌段PEO的聚合度为30，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链PEO的聚合度为90。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)的光子晶体材料颗粒，其直径为60μm，单个孔直径为100nm，反射波长为400nm，外观为紫色。
实施例27
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液，将甲苯溶液制成大小均匀的液滴，以质量浓度为2wt％的PVA水溶液为连续相。采用机械力振荡的方式将两相溶液进行乳化，形成多分散的乳液液滴,液滴直径为10～500μm。所述PS-b-PEO的分子量为40×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为40，亲水性嵌段PEO的聚合度为60，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述乳液液滴收集在容器中，在0℃、5％相对湿度(RH)的条件下使所述乳液液滴中的有机溶剂挥发完全，即得到具有反蛋白石体心立方排列结构(BCC)的光子晶体材料颗粒，其直径为5～200μm，单个孔直径为200nm，反射波长为500nm，外观为青蓝色。
实施例28
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液，取0.2mL甲苯溶液加入到2mL质量浓度为2wt％的PVA水溶液中，两相溶液分层。所述PS-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为30，亲水性嵌段PEO的聚合度为30，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链PEO的聚合度为90。所述PVA的分子量为13000～23000g/mol,分子量分布(PDI)为1.8。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述分层溶液在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下静置，使乳化发生于两相界面，所述PS-b-PEO的甲苯溶液中的溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)结构的光子晶体材料膜，其厚度为30μm，单个孔直径为180nm，其反射波长为480nm，外观为蓝色。其显微镜照片和表面细节SEM图分别如图3A和图3B所示。
实施例29
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为2wt％的溶液，取0.2mL甲苯溶液加入到2mL质量浓度为2wt％的SDS(十二烷基硫酸钠)水溶液中，两相溶液分层。所述PS-b-PEO的分子量为24×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为30，亲水性嵌段PEO的聚合度为30，亲油性支链PS的聚合度为38，亲水性支链PEO的聚合度为90。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述分层溶液在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下静置，使乳化发生于两相界面，所述PS-b-PEO的甲苯溶液中的溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)结构的光子晶体材料膜，其厚度为30μm，单个孔直径为200nm，其反射波长为500nm，外观为蓝色。其剖面SEM图及其细节SEM图如图3C和图3D所示。
实施例30
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为0.1wt％的溶液，取0.2mL甲苯溶液加入到2mL质量浓度为10wt％的PVA水溶液中，两相溶液分层。所述PS-b-PEO的分子量为1×104g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为5，亲水性嵌段PEO的聚合度为5，亲油性支链PS的聚合度为10，亲水性支链PEO的聚合度为25。所述PVA的分子量为1×104g/mol,分子量分布(PDI)为1.0。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述分层溶液在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下静置，使乳化发生于两相界面，所述PS-b-PEO的甲苯溶液中的溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石面心立方排列(FCC)结构的光子晶体材料膜，其厚度为1μm，单个孔直径为100nm，其反射波长为380nm，外观为紫色。
实施例31
本实施例中的有序多孔两亲性支化嵌段聚合物光子晶体材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物PS-b-PEO溶于甲苯，获得质量浓度为10wt％的溶液，取1.0mL甲苯溶液加入到2mL质量浓度为0.1wt％的PVA水溶液中，两相溶液分层。所述PS-b-PEO的分子量为3.52×106g/mol，主链中亲油性嵌段PS的聚合度为200，亲水性嵌段PEO的聚合度为200，亲油性支链PS的聚合度为85，亲水性支链PEO的聚合度为200。所述PVA的分子量为5×105g/mol,分子量分布(PDI)为1.3。
(2)两亲性支化嵌段聚合物多孔结构光子晶体材料的制备：将步骤(1)中所述分层溶液在25℃、50％相对湿度(RH)的条件下静置，使乳化发生于两相界面，所述PS-b-PEO的甲苯溶液中的溶剂挥发完全，即得到具有多孔反蛋白石密排六方结构(HCP)结构的光子晶体材料膜，其厚度为1mm，单个孔直径为500nm，其反射波长为780nm。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法；包括以下步骤：
(1)将两亲性支化嵌段聚合物溶于与水不相溶的有机溶剂中，形成聚合物溶液；将聚合物溶液加入到去离子水中或含有表面活性剂的水溶液中，由于相分离而形成分层的油水两相溶液；
或者，将聚合物溶液采用乳化技术的方式进行乳化，使聚合物溶液作为分散相形成分布于水中的微米级大小的液滴；
(2)将步骤(1)中得到的油水两相溶液或分布于水中的微米级大小的液滴收集在容器中，在0～60℃、5％～80％相对湿度(RH)的条件下，使有机溶剂挥发完全，在挥发过程中由于自发的反相乳化而形成水包油包水的双乳液，其中油相中纳米水滴自组装后得到具有有序多孔结构的固体光子晶体材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是两亲性支化嵌段聚合物包括但不限于星型、超支化和刷型聚合物；两亲性支化嵌段聚合物的化学结构特征为在同一分子链中含有亲水长支链和亲油长支链的支化聚合物，亲水嵌段的种类为所有具有亲水性的聚合物，亲油嵌段的种类为所有具有亲油性聚合物，支化嵌段共聚物亲水和亲油嵌段的主链聚合度(DP)分别为5～200个重复单元，亲水性和亲油性支链聚合度(DP)分别为10～200个重复单元。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述两亲性支化嵌段聚合物的支链组成包括但不限于聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PS-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PtBA-b-PEO)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PDMS-b-PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PEO)、聚丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMA-b-PEO)、聚丙烯腈-b-聚乙二醇(PAN-b-PEO)、聚乳酸-b-聚乙二醇(PLA-b-PEO)、聚ε-己内酯-b-聚乙二醇(PCL-b-PEO)、聚乙烯-b-聚乙二醇(PE-b-PEO)、聚丙烯-b-聚乙二醇(PP-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸(PDMS-b-PMAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙烯基吡咯烷酮(PDMS-b-PVP)、聚苯乙烯-b-聚-4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)、聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)、聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PS-b-PDMS-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PS-b-PtBA-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PtBA-b-PDMS-b-PEO)或聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PS-b-PEO)的具有两亲性的二嵌段、三嵌段以及多嵌段聚合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述有机溶剂为所有与水不互溶的有机溶剂，包括但不限于甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷或二甲苯。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述两亲性支化嵌段聚合物在有机溶剂中的质量浓度为0.1wt％～10wt％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是聚合物溶液占水相的体积百分比为1％～35％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是所述去离子水中含有表面活性剂的质量浓度为0.1wt％～10wt％，表面活性剂包括CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、SDS(十二烷基硫酸钠)、PVA(聚乙烯醇)。
8.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)乳化技术包括SPG(Shirasu PorousGlass)膜乳化、微流控或机械力震荡方式。
9.采用权利要求1的方法制备得到的光子晶体材料，其特征是光子晶体材料颗粒直径范围为0.5～200μm，材料的有序多孔结构中孔直径大小为10～500nm；材料反射光波长范围为380～780nm。
10.如权利要求9所述的材料，其特征是所述多孔结构的晶体排列方式包括面心立方排列结构(FCC)、体心立方排列结构(BCC)、密排六方结构(HCP)和无定型结构。
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