CN113970801B - 一种光子晶体材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光子晶体材料，所述光子晶体材料的结构中包含内层和位于所述内层一个表面的表层；其中，所述内层包含周期性排列的微纳米级孔阵列以及填充在各孔间的填充材料；所述表层包含不规整的孔及填充在各孔间的填充材料。该光子晶体材料在光照条件下结构色可以发生可逆地转变。本发明还公开了该光子晶体材料的制备方法和应用。
Description
技术领域
本发明涉及智能高分子材料领域。更具体地，涉及一种光子晶体材料及其制备方法和应用。
背景技术
光子晶体由于其独特的周期性结构而具有特殊的光操纵特性，在快速传感、痕量检测、室外涂层和新型光学器件等方面具有潜在的应用前景。图案化光子晶体为构建具有独特结构和功能的高性能光学器件提供了一种新的途径，并在传感器、显示器和防伪技术等领域得到了广泛的应用。
在过去的几十年中，人们已经开发出了几种用于制备图案化光子晶体的方法：基底诱导组装，喷墨打印，区域选择性固定/修饰等。例如，具有微结构或浸润性差异的图案化基底可以诱导胶体粒子的组装，形成有序的光子晶体点或线。类似地，胶体粒子分散液(例如聚苯乙烯)的喷墨打印也是制备图案化光子晶体的有效方法。然而，由自组装/喷墨打印制成的图案化光子晶体是无响应的。进一步，通过在外部刺激(例如磁场/电场)下选择性区域固定来制备响应性图案化光子晶体。但是，这类响应性的图案化光子晶体一旦被固定就是不可逆的过程。此外，一些特殊的方法，如热压、水刻和离子掺杂/去掺杂已经发展成为制备图案化光子晶体的新方法。然而，以往研究中所报道的图案化光子晶体大多是不可逆或缓慢可逆的过程且需要复杂的外界条件。因此，具有快速可重复写入/擦除特性的图案化光子晶体的制备引起了人们广泛的关注。
显然，动态材料是构建可逆图案化光子晶体的必要条件。因此，需要提供一种新的光子晶体材料，以实现响应性可逆图案化光子晶体的制备和应用。
发明内容
基于以上不足，本发明的第一个目的在于提供一种光子晶体材料，该光子晶体材料在光照条件下结构色可以发生可逆地转变。
本发明的第二个目的在于提供一种光子晶体材料的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种光子晶体材料的应用。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种光子晶体材料，所述光子晶体材料的结构中包含内层和位于所述内层一个表面的表层；
其中，所述内层和表层均包含周期性排列的微纳米级孔阵列以及填充在各孔间的填充材料；
所述表层包含不规整的孔及填充在各孔间的填充材料。
进一步地，所述表层中的孔的直径小于内层中的孔的直径。
进一步地，所述光子晶体材料的内层具有反蛋白石结构。
进一步地，所述填充材料中包含偶氮苯聚合物；优选地，所述偶氮苯聚合物选自芳香族偶氮苯聚合物或脂肪族偶氮苯聚合物。
进一步地，所述偶氮苯聚合物为通过将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系经光照聚合得到；其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团。
进一步地，所述内层中，微纳米级孔的径向尺寸为150-300nm，所述孔阵列中，相邻孔间距为10-50nm。
为达到上述第二个目的，本发明提供以下技术方案：
一种光子晶体材料的制备方法，包括如下步骤：
提供光子晶体模板；
在光子晶体模板上形成所述光子晶体材料；
除去所述光子晶体模板，得到所述光子晶体材料。
进一步地，在光子晶体模板上形成所述光子晶体材料的方法包括如下步骤：将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系旋涂在所述光子晶体模板表面后，经光照聚合得到所述光子晶体材料；其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团。
进一步地，所述光子晶体模板由基底及采用竖直沉积法组装在基底表面的二氧化硅微球组成。
为达到上述第三个目的，本发明提供如如上第一个目的所述的光子晶体材料在可擦写光子晶体纸张、远程书写板/智能窗户领域的应用。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的光子晶体材料中，因其特定的结构及材质，使得其结构色在光照条件下发生可逆地转变，为一种光响应性可逆图案化光子晶体。该光子晶体材料在动态图案化光子晶体的制备领域具有潜在的应用前景。
本发明提供的光子晶体材料的制备方法中，优选采用旋涂的制备方法能够得到结构均匀的该光子晶体材料。且该制备方法简单、成本低廉、适合大规模制备。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出实施例1制备得到的光子晶体材料的扫面电镜图片。
图2示出实施例2光子晶体材料在光照下可逆的结构色转变。
图3示出实施例3在光子晶体材料表面制备可擦写的图案。
图4示出实施例4利用光子晶体材料制备远程书写板/智能窗户。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
根据本发明的一个具体实施方式，本发明中提供一种光子晶体材料，所述光子晶体材料的结构中包含内层和位于所述内层一个表面的表层；
其中，所述内层和表层均包含周期性排列的微纳米级孔阵列以及填充在各孔间的填充材料；
所述表层包含不规整的孔及填充在各孔间的填充材料。
本实施方式中，内层优选为具有一层或多层的层结构，且层结构中，每一层均包含所述周期性排列的微纳米级孔阵列以及填充在各孔间的填充材料。外层优选为一层。
进一步地，所述光子晶体材料的内层具有反蛋白石结构。
进一步地，所述填充材料中包含偶氮苯聚合物。也即，所述光子晶体材料中包含偶氮苯聚合物。适合用于本发明实施方式的偶氮苯聚合物选自芳香族偶氮苯聚合物或脂肪族偶氮苯聚合物。具体地，芳香族偶氮苯聚合物包括但不限于A6AB6/DA6AB等。脂肪族偶氮苯聚合物包括但不限于A6AB6/DA6AB等。
其中，A6AB6的结构式如下式所示：
其中，DA6AB的结构式如下式所示：
在一个优选方案中，所述氮苯聚合物为通过将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系经光照聚合得到；其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团。示例性的交联剂包括但不限于DA6AB等。本发明在研究过程中发现，采用结构中含有偶氮苯基团的交联剂使得得到的光子晶体材料在光照条件下具有更大的红移程度。猜测原因是材料结构中每个分子均可以在紫外光照射下发生异构化，从而引起折射率较大的变化和对应的较大程度的红移。
在一个优选方案中，所述表层中的孔的直径小于内层中的孔的直径。这样的结构同样有利于使得得到的光子晶体材料在光照条件下具有更大的红移程度。原因在于，这种特殊结构在照射紫外光时可以另更加多含量的偶氮苯聚合物处于光照区域，从而引起折射率较大的变化和对应的较大程度的红移。
在一个优选方案中，所述内层中，微纳米级孔的径向尺寸为150-300nm，所述孔阵列中，相邻孔间距为10-50nm。进一步地，例如，所述微纳米级孔的径向尺寸还可以为但不限于160-290nm、170-280nm、180-270nm、190-260nm、200-250nm或210-240nm等；相邻孔间距还可以为但不限于12-45nm、14-40nm、16-35nm、18-30nm或20-25nm等。
在一个优选方案中，内层和表层中的孔均为凹坑状。
在一个优选方案中，所述光子晶体材料的厚度为5-40um。进一步地，例如，所述光子晶体结构的厚度还可以为但不限于6-19um、7-18um、8-17um、9-16um、或10-15um等。
根据本发明的又一个具体实施方式，本发明中提供一种光子晶体材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
提供光子晶体模板；
在光子晶体模板上形成所述光子晶体材料；
除去所述光子晶体模板，得到所述光子晶体材料。
进一步地，通过将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系施加在在光子晶体模板上，经光照聚合得到所述光子晶体材料，其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团。
进一步地，通过旋涂后光照的方法，在光子晶体模板上形成所述光子晶体材料。通过该方法，可获得如本发明中所述的结构，尤其是可使得得到的结构中，表层中的孔的直径小于内层中的孔的直径。进而更有利于提高在光照条件下的红移程度。
示例性的，形成所述光子材料的方法具体包括如下步骤：
将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系旋涂在所述光子晶体模板表面后，经光照聚合得到所述光子晶体材料；其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团。
示例性的，上述偶氮苯单体包括但不限于选自A6AB6等。
示例性的，上述交联剂包括但不限于选自DA6AB等。
示例性的，上述光引发剂包括但不限于选自光引发剂784、光引发剂276等。其中，光引发剂784的结构式如下式所示：
示例性的，上述光引发剂的物质的量与总的偶氮苯聚合物的物质的量之比为：1-10:100。
示例性的，交联剂物质的量与总的偶氮苯聚合物的物质的量之比为1-10:100。
示例性的，光照聚合的条件为：1.5-3.5mW/cm2 550nm的光照聚合1.5-3小时。
进一步地，本发明中的光照聚合优选为紫外光照。
进一步地，除去所述光子晶体模板的方法为：采用质量分数为4％的氢氟酸浸泡溶解光子晶体模板。
进一步地，所述光子晶体模板由基底及采用竖直沉积法组装在基底表面的二氧化硅微球组成。示例性的，前述基底包括但不限于选自普通玻璃、石英片或者硅片等超亲水固体基底。利用超亲水固体基底，有利于二氧化硅微球在其表面组装成高质量的光子晶体膜。选用质量分数为4％的氢氟酸，既保证了较快的溶解二氧化硅微球的速率，又可以避免对偶氮苯聚合物网络造成破坏。
进一步地，所述二氧化硅微球的粒径范围为150-300nm，利用该粒径范围的二氧化硅微球可以组装成可见光范围内不同带隙的光子晶体膜，从而制备不同带隙的反蛋白石结构偶氮苯光子晶体结构，微球的粒径过大或是过小，不仅难于组装，也会造成组装的光子晶体膜的带隙不合适。
在具体的实施过程中，形成光子晶体模板的二氧化硅微球表面具有羧基，具有羧基的二氧化硅微球在组装过程中，更有利于紧密的排列，从而形成质量更好的光子晶体膜板。所述表面具有羧基的二氧化硅微球的制备主要采取正硅酸乙酯在碱性环境中水解的方法，具体制备方法为：
将1-2体积份去离子水和19-22体积份的乙醇加入圆底烧瓶中，搅拌并使体系恒定28-35℃之间。然后加入0.5-1.5体积份的氨水，得到预反应体系。量取2-2.5体积份的乙醇和1-1.8体积份的正硅酸乙酯混合液，预热至28-35℃，随后将其加入预反应体系中。搅拌反应5-15小时，即可制备得到表面有羧基二氧化硅微球。
此外，还可通过光刻法形成所述光子晶体材料。
根据本发明的又一个具体实施方式，本发明提供如上所述的光子晶体材料在可擦写光子晶体纸张、远程书写板/智能窗户领域的应用。
在一个示例中，所述应用具体包括如下步骤：
将所述光子晶体材料固定在基板上；
在掩膜板存在的条件下，进行紫外光照射。
该应用方法中，紫外光照射后，可获得光子晶体图案。
进一步地，所述应用方法还进一步包括如下步骤：
采用可见光照射经紫外光照射后得到的图案，图案消失；
再换图案不同的掩膜板，进行紫外光照射。
通过上述应用方法，可以获得不同的光子晶体图案。
此外，可根据实际情况需要，选择换图案不同的掩膜板并进行紫外光照射的次数，从而获得形状变换的图案。
需要说明的是，本发明提供的光子晶体材料在光照可以发生可逆的结构色转变。
示例性的，用紫外光(365nm,120mW/cm2)通过光掩膜版照射样品2s，被照射区域的结构色红移，形成光子晶体图案。随后，用可见光(560nm,120mW/cm2)照射样品2s，之前结构色红移区域恢复到最初的结构色，从而图案消失。该过程可重复进行以制备动态光子晶体图案和可擦写光子晶体纸张。同时，制备的图案随着观测角度的增加而逐渐消失，具有防偷窥功能。
以下，结合一些具体实施例对本发明的技术方案进行说明：
实施例1
光子晶体材料的制备
表面具有羧基的二氧化硅微球的制备：
将1.5体积份去离子水和20.5体积份的乙醇加入圆底烧瓶中，搅拌并使体系恒定30℃之间。然后加入1体积份的氨水，得到预反应体系。量取2.3体积份的乙醇和1.4体积份的正硅酸乙酯混合液，预热至30℃，随后将其加入预反应体系中。搅拌反应8小时，即可制备得到表面有羧基二氧化硅微球。
光子晶体模板的制备：
将250nm二氧化硅分散液加乙醇稀释到半透明，然后将超亲水固体基材竖直放置于二氧化硅分散液中，40℃下恒温，至分散液完全蒸发，二氧化硅微球即可在固体基材表面自组装成带隙在630nm左右的光子晶体模板。
光子晶体材料的制备：
(1)将制得的带隙在630nm光子晶体模板用等离子体技术处理60s；(2)将A6AB6/DA6AB(摩尔比7：3)和光引发剂784的混合体系在110℃旋涂到光子晶体模板表面，随后使体系降温至88℃；(3)用2mW/cm2 550nm的光照聚合2小时；(4)用质量分数为4％的氢氟酸浸泡溶解光子晶体模板，得到光子晶体材料。
光子晶体材料的扫描电镜结果
将得到的光子晶体材料进行扫描电镜测试，如图1所示，可以发现，光子晶体材料的总厚度为10.8um，最顶部由于过度填充是孔径较小的结构，但是样品的内部呈现出典型的反蛋白石结构，样品带隙和结构色的呈现取决于内部的光子晶体结构。内部光子晶体的凹坑结构的径向尺寸为245nm，相邻凹坑间距为31nm，此外，可以发现，该光子晶体材料呈亮丽的绿色结构色，其光子带隙为540nm。
实施例2
光照下可逆结构色的转变
研究实施例1制备得到的光子晶体材料在光照下其结构色发生可逆的转变，具体方法为：
将光子晶体材料用双面胶贴在平整的玻璃片上，在掩模版存在的情况下照射紫外光制备光子晶体图案，所制备的图案可以被可见光照射后擦除。接着在同一个膜的基础上换不同形状的掩模版制备不同光子晶体图案。
如图2所示。可以发现，在紫外光照射(365nm,120mW/cm2)光子晶体材料2s后，样品的结构色由紫色变成绿色，对应的带隙红移55nm。随后，用可见光照射(560nm,120mW/cm2)2s后，样品的结构色由绿色恢复到之前的紫色，对应的带隙发生蓝移，如图2(A,A')所示。对于不同带隙的光子晶体材料在光照下同样可以实现可逆的结构色转变(图2(B,B'))。
实施例3
动态光子晶体图案和可擦写光子晶体纸张的制备
实施例1制备得到的光子晶体材料通过不同掩膜版可以实现在同一光子晶体材料表面不同图案的制备和擦除，发展为可擦写的光子晶体纸张(图3(A,B))。具体步骤如下：1.将制备得到的偶氮苯光子晶体材料固定在基材上；2.在掩膜板存在的条件下，用紫外光(365nm,120mW/cm2)照射2s即可得到光子晶体图案；3.接着用可见光照射(560nm,120mW/cm2)照射2s可擦除图案；4.在同一偶氮苯光子晶体材料表面换不同形状的掩模板在紫外光/可见光的交替照射下制备一系列不同的光子晶体图案。例如，图3(A1-A5)刻画了滑雪的一系列过程。图3(B1-B5)分别为字母“TI”，字母“TIPC”，字母“PC”，花和叶子等高分辨率图案。图3(C1-C2)表明制备图案的最小分辨率可以达到35um。图3(D1-D3)是中科院理化所的所徽。同时，制备的图案随着观测角度的增加而逐渐消失，具有防偷窥功能。
实施例4
远程书写板/智能窗户的制备
实施例1制备得到的光子晶体材料通过紫外激光笔可在较远距离直接照射光子晶体材料表面，任意的书写文字或图案，随后通过可见光的照射擦除，发展为远程书写板(图4(A-C))。具体步骤如下：1.将制备得到的偶氮苯光子晶体材料固定在基材上；2.将紫外激光笔(365nm,120mW/cm2)的光斑聚焦在光子晶体材料表面，然后进行书写；3.接着用可见光照射(560nm,120mW/cm2)照射可擦除笔迹。利用光子晶体材料选择性反射特定波长光的能力，利用带隙之间的可逆转变而反射不同波长光的性质，可以发展为光选择性透过的智能窗户(图4(D,E))。具体步骤如下：1.将制备得到的偶氮苯光子晶体材料固定在透明基材上；2.用特定波长的光源从光子晶体材料一侧照射，同时从另一侧观察；3.用紫外光(365nm,120mW/cm2)照射光子晶体材料2s改变其结构色；4.用同样波长的光源从光子晶体材料一侧照射，同时从另一侧观察；5.用可见光照射(560nm,120mW/cm2)照射光子晶体材料2s恢复其结构色。
实施例5
光子晶体材料的制备
表面具有羧基的二氧化硅微球的制备
将1体积份去离子水和19体积份的乙醇加入圆底烧瓶中，搅拌并使体系恒定28℃之间。然后加入0.5体积份的氨水，得到预反应体系。量取2体积份的乙醇和1体积份的正硅酸乙酯混合液，预热至28℃，随后将其加入预反应体系中。搅拌反应5小时，即可制备得到表面有羧基二氧化硅微球。
光子晶体模板的制备
将250nm二氧化硅分散液加乙醇稀释到半透明，然后将超亲水固体基材竖直放置于二氧化硅分散液中，30℃下恒温，至分散液完全蒸发，二氧化硅微球即可在固体基材表面自组装成带隙在630nm左右的光子晶体模板。
光子晶体材料的制备
(1)将带隙在630nm光子晶体模板用等离子体技术处理20s；(2)将A6AB6/DA6AB(摩尔比9：1)和光引发剂784的混合体系在110℃旋涂到光子晶体模板表面，随后使体系降温至88℃；(3)用1.5mW/cm2 550nm的光照聚合1.5小时；(4)用质量分数为4％的氢氟酸浸泡溶解光子晶体模板，得到不同带隙的光子晶体材料。
实施例6
光子晶体层填充有二氧化硅微球的光子晶体材料的制备
表面具有羧基的二氧化硅微球的制备
将1体积份去离子水和19体积份的乙醇加入圆底烧瓶中，搅拌并使体系恒定28℃之间。然后加入0.5体积份的氨水，得到预反应体系。量取2体积份的乙醇和1体积份的正硅酸乙酯混合液，预热至28℃，随后将其加入预反应体系中。搅拌反应5小时，即可制备得到表面有羧基二氧化硅微球。
光子晶体模板的制备
将250nm二氧化硅分散液加乙醇稀释到半透明，然后将超亲水固体基材竖直放置于二氧化硅分散液中，30℃下恒温，至分散液完全蒸发，二氧化硅微球即可在固体基材表面自组装成带隙在630nm左右的光子晶体模板。
光子晶体材料的制备
(1)将带隙在630nm光子晶体模板用等离子体技术处理20s；(2)将A6AB6/DA6AB(摩尔比9：1)和光引发剂784的混合体系在110℃旋涂到光子晶体模板表面，随后使体系降温至88℃；(3)用1.5mW/cm2 550nm的光照聚合1.5小时，得到不同带隙的光子晶体材料；(4)用质量分数为4％的氢氟酸浸泡溶解光子晶体模板，得到不同带隙的光子晶体材料。
实施例7-9
光子晶体材料的制备
表面具有羧基的二氧化硅微球的制备
将1体积份去离子水和19体积份的乙醇加入圆底烧瓶中，搅拌并使体系恒定28℃之间。然后加入0.5体积份的氨水，得到预反应体系。量取2体积份的乙醇和1体积份的正硅酸乙酯混合液，预热至28℃，随后将其加入预反应体系中。搅拌反应5小时，即可制备得到表面有羧基二氧化硅微球。
光子晶体模板的制备
将250nm二氧化硅分散液加乙醇稀释到重量分数分别为0.5、1.0和2.0wt％，然后将超亲水固体基材竖直放置于二氧化硅分散液中，30℃下恒温，至分散液完全蒸发，二氧化硅微球即可在固体基材表面自组装成带隙在630nm左右，厚度分别为5、10和20um的光子晶体模板。
光子晶体材料的制备
(1)将带隙在630nm、厚度分别为5、10和20um的光子晶体模板用等离子体技术处理20s；(2)将A6AB6/DA6AB(摩尔比9：1)和光引发剂784的混合体系在110℃旋涂到光子晶体模板表面，随后使体系降温至88℃；(3)用1.5mW/cm2 550nm的光照聚合1.5小时并用质量分数为4％的氢氟酸浸泡溶解光子晶体模板，得到不同带隙的、光子晶体结构厚度分别为5、10和20um的光子晶体材料。
实施例10-12
光子晶体材料的制备
表面具有羧基的二氧化硅微球的制备
将1体积份去离子水和19体积份的乙醇加入圆底烧瓶中，搅拌并使体系恒定28-30℃之间。然后加入0.5体积份的氨水，得到预反应体系。量取2体积份的乙醇和1体积份的正硅酸乙酯混合液，预热至28-30℃，随后将其加入预反应体系中。搅拌反应5小时，即可制备得到表面有羧基、粒径为300、280和250nm二氧化硅微球。
光子晶体模板的制备
将粒径分别为250、280和300nm二氧化硅分散液加乙醇稀释到半透明，然后将超亲水固体基材竖直放置于二氧化硅分散液中，30℃下恒温，至分散液完全蒸发，二氧化硅微球即可在固体基材表面自组装成带隙在630、700和750nm左右的光子晶体模板。
光子晶体材料的制备
(1)将带隙在630、700和750nm光子晶体模板用等离子体技术处理20s；(3)将A6AB6/DA6AB(摩尔比9：1)和光引发剂784的混合体系在110℃下旋涂到光子晶体模板表面，随后使体系降温至88℃；(4)用1.5mW/cm2 550nm的光照聚合1.5小时并用质量分数为4％的氢氟酸浸泡溶解光子晶体模板，得到不同带隙、光子晶体层孔径分别为230、250和285nm的光子晶体材料。
采用如实施例2的方法研究实施例5-12制备得到的光子晶体材料在光照下可逆结构的转变情况，结果显示，在紫外光照射(365nm,120mW/cm2)光子晶体材料2s后，各实施例样品的结构色均发生了改变，且对应的带隙红移至少50nm或55nm或62nm。随后，用可见光照射(560nm,120mW/cm2)2s后，样品的结构色回复到起始色，对应的带隙发生蓝移。
分别采用如实施例3和实施例4的方法研究实施例5-12制备得到的光子晶体材料在动态光子晶体图案和可擦写光子晶体纸张的制备、远程书写板/智能窗户的制备中的应用。结果与实施例3和实施例4相近。
对比例1
重复实施例1，区别在于，在光子晶体材料的制备步骤中，将步骤(2)旋涂的方法改为“用等离子体处理过的光子晶体模板和具有聚酰亚胺取向层的玻璃片组装成液晶盒；将混合体系在110℃下灌入液晶盒，随后使体系降温至88℃”，其余条件不变，制备得到光子晶体材料。
按实施例2的方法进行实验，发现，该光子晶体材料的带隙红移最大是30nm，远低于各实施例所能达到的红移程度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种光子晶体材料，其特征在于，所述光子晶体材料的结构中包含内层和位于所述内层一个表面的表层；
其中，所述内层包含周期性排列的微纳米级孔阵列以及填充在各孔间的填充材料；
所述表层包含不规整的孔及填充在各孔间的填充材料；
所述填充材料中包含偶氮苯聚合物；
所述偶氮苯聚合物选自芳香族偶氮苯聚合物或脂肪族偶氮苯聚合物；
所述偶氮苯聚合物为通过将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系经光照聚合得到；其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团；
所述内层中，微纳米级孔的径向尺寸为150-300nm，所述孔阵列中，相邻孔间距为10-50nm；
所述表层中的孔的直径小于内层中的孔的直径。
2.根据权利要求1所述的光子晶体材料，其特征在于，所述光子晶体材料的内层具有反蛋白石结构。
3.如权利要求1-2任一项所述的光子晶体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供光子晶体模板；
在光子晶体模板上形成所述光子晶体材料；
除去所述光子晶体模板，得到所述光子晶体材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在光子晶体模板上形成所述光子晶体材料的方法包括如下步骤：将包含偶氮苯单体、交联剂和光引发剂构成的原料混合体系旋涂在所述光子晶体模板表面后，经光照聚合得到所述光子晶体材料；其中，所述交联剂的结构中含有偶氮苯基团。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述光子晶体模板由基底及采用竖直沉积法组装在基底表面的二氧化硅微球组成。
6.如权利要求1-2任一项所述的光子晶体材料在可擦写光子晶体纸张、远程书写板/智能窗户领域的应用。
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