CN114031946B - 光子晶体薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

光子晶体薄膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光子晶体薄膜及其制备方法和应用，所述光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β‑CD‑g‑X‑b‑Y自组装形成，X、Y分别为第一聚合物和第二聚合物，其聚合度分别在10‑700之间、20‑1200之间，主链聚合度在30‑1900之间。该光子晶体薄膜的稳定性高、光学性质好，且薄膜颜色饱和度高，颜色鲜艳，耐弯折，具有优异的性能，其结构色高度可调控，可广泛用于颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料等领域。

Description

光子晶体薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于光子晶体金属领域，具体涉及一种基于星状嵌段共聚物自组装而成的光子晶体薄膜，进一步涉及该光子晶体薄膜的应用，还涉及一种该光子晶体薄膜的制备方法。
背景技术
按照颜色的形成机理，其主要可分为色素色和结构色两种。色素色一般是指有机色素通过选择性地吸收、反射和透射特定频率的光线从而展现出的不同颜色，常用于普通布料、涂料等；结构色则是由某些特殊的微结构引起光的传播方向改变而形成的颜色，是微纳结构形成的一种光学效果，常见的是光子晶体通过自身的结构对光的散射、衍射等方式，使不同频率的光在晶体结构中传播，从而控制光子的传播产生结构生色，在纺织，涂料，光学器件等方面具有重要作用。
John和Yablonovitch于1987年从原子自发发射和光子定域化的角度提出光子晶体的概念，将具有不同介电常数的两种或两种以上介质按周期性排列而形成的材料称为光子晶体。随着纳米技术的不断进步和发展，制备光子晶体的策略越来越多。
比如，公开号为CN110016111A的中国专利申请将刷状嵌段共聚物PNBPM-b-PNDM均匀分散到THF中，将混合溶液涂布在玻璃片上，室温挥发后得到聚合物薄膜，利用刷状嵌段共聚物的聚合度调整薄膜颜色，但此方法对聚合条件要求较高，高分子量下易产生链缠结，产品收率较低且得到的光子晶体薄膜难以承受较大力度的弯折。
公开号为CN101561661A的中国专利申请提出了一种线状两嵌段聚合物，对聚合物的种类作出限制，并在选择性溶剂中进行相分离自组装制备出具有电响应性的光子晶体薄膜，但实践证明用线状嵌段聚合物制备光子晶体薄膜，表现出比刷状嵌段聚合物更为严重的链缠结，且过程难控制，所制的光子晶体薄膜的鲜艳度会受到很大程度影响。
公开号为CN113292756A的中国专利申请以P(St-PMMA-MAA)作组装单元，内核主要为PS组分，外核以PMMA和PBA为主，制备大面积高亮度的光子晶体薄膜，但内外核的亲疏性差异使各单体完全按设计要求定位，结果产生一定的共聚，难以可控调节球的软硬度，因而，构筑的光子晶体薄膜稳定性不高。
公开号为CN113103633A的中国专利申请制备了具有若干脊脉凹槽的模板，在其一侧沉积若干微纳米小球，用固化材料固化后，得到光子晶体薄膜，但该制备过程复杂，成本高，加入固化剂导致光子晶体的折光指数减小，光学性质变差，薄膜颜色饱和度下降。
授权公告号为US10189981B2的美国专利申请通过核壳聚合物微球蒸发诱导自组装制备高强度交联聚合物光子晶体膜，利用两个单元之间的自交联提高了聚合物光子晶体膜的强度，但该方法制备的光子晶体膜可控性较差，组装较慢。
可以看出，虽然目前已经提出了多种方法进行光子晶体薄膜的制备或组装，但这些方法均存在着组装慢、结构色难控制或成本高等缺点，此外，制得的光子晶体薄膜的稳定性欠佳，光学性质不够优异，薄膜颜色饱和度较低。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种光子晶体薄膜，该光子晶体薄膜的稳定性高、光学性质好，且薄膜颜色饱和度高，颜色鲜艳，耐弯折，具有优异的性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种光子晶体薄膜，所述光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y自组装形成，X、Y分别为第一聚合物和第二聚合物，其聚合度分别在10-700之间、20-1200之间，主链聚合度在30-1900之间。
进一步方案，所述第一聚合物X、第二聚合物Y分别独立的选自任意一种聚合物。
进一步方案，通过调整第一聚合物X、第二聚合物Y的聚合度调控所述光子晶体薄膜的结构色，具体为：
X的聚合度10-80、Y的聚合度20-160时，所述光子晶体薄膜呈紫色；
X的聚合度100-170、Y的聚合度190-330时，所述光子晶体薄膜呈蓝色；
X的聚合度190-260、Y的聚合度360-500时，所述光子晶体薄膜呈青色；
X的聚合度280-350、Y的聚合度530-670时，所述光子晶体薄膜呈绿色；
X的聚合度370-440、Y的聚合度700-840时，所述光子晶体薄膜呈黄色；
X的聚合度460-550、Y的聚合度870-1000时，所述光子晶体薄膜呈橙色；
X的聚合度570-700、Y的聚合度1030-1200时，所述光子晶体薄膜呈红色。
本发明进一步提供了如前述任一项所述的光子晶体薄膜在颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料上的应用。
本发明进一步提供了一种光子晶体薄膜的制备方法，包括下列步骤：
提供引发剂21Br-β-CD；
将所述21Br-β-CD和第一聚合物X的单体经第一次原子转移自由基聚合反应，获得β-CD-g-X；
将所述β-CD-g-X作为大分子引发剂和第二聚合物Y的单体经第二次原子转移自由基聚合反应，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y；
所述β-CD-g-X-b-Y经旋涂制得光子晶体薄膜。
进一步方案，所述21Br-β-CD的制备方法为；将干燥后的β-CD和2-溴异丁酰溴混合反应，制得21Br-β-CD。
进一步方案，所述第一次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将21Br-β-CD、第一聚合物X的单体、第一催化剂和第一配体置于第一有机溶剂中，密封反应后，获得β-CD-g-X；
所述第二次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将β-CD-g-X、第二聚合物Y的的单体、第二催化剂和第二配体置于第二有机溶剂中，密封反应后，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y。
进一步方案，所述光子晶体薄膜制备的步骤，具体为：将β-CD-g-X-b-Y溶液，置于玻璃瓶中，以1000-5000rpm转速高速旋涂，制得长程有序的光子晶体薄膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中的光子晶体薄膜稳定性高，光学性质好，薄膜颜色饱和度高，颜色鲜艳，且耐弯折(弯折70-100次后，结构色无变化，依然保留其优异的光学性质)；并根据其聚合度的不同，可获得红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色的光子晶体薄膜。
该光子晶体薄膜可应用于颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料等领域，应用前景广阔。
本发明中光子晶体薄膜由星状嵌段共聚物β-CD-g-X-b-Y经旋涂制成，由于在β-CD上所接枝侧链呈星状，较为分散，可以明显的减少链缠结，从而使得可控性强、操作简便、组装快且成本低，适用于工业化生产。
本发明中的星状嵌段共聚物β-CD-g-X-b-Y采用原子转移自由基聚合方法获得，聚合物X和Y的聚合度调控方便，使得获得的光子晶体薄膜颜色的可控性高。该制备方法对原料的利用率高，第一聚合物X和第二聚合物Y的选择不受限制，制得的星状嵌段聚合物通过简单的旋涂就可得到光子晶体薄膜。
附图说明
图1为实施例6中21Br-β-CD、β-CD-g-(PBA)460、β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000的FT-IR图谱；
图2为实施例6中β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000经相分离自组装所成的光子晶体薄膜的TEM图；
图3为实施例6中β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000经相分离自组装所成的光子晶体薄膜的光学图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明第一方面提供了一种光子晶体薄膜，该光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y自组装形成，X、Y分别为第一聚合物和第二聚合物，其聚合度分别在10-700之间、20-1200之间，主链聚合度在30-1900之间。
该星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y由于在β-CD上所接枝侧链呈星状，较为分散，可以明显的减少链缠结，因此，由其自组装形成光子晶体薄膜制备可控性强，操作简单，且获得的薄膜饱和度高，颜色鲜艳，耐弯折(弯折70-100次后，结构色无变化，依然保留其优异的光学性质)，具有优异的性能。
其中，文本中所述的第一聚合物X和第二聚合物Y没有特别的限定，其可以分别独立的选自本领域中任意一种聚合物，本文中所述的聚合物没有特别的限定，为本领域技术人员所公知的聚合物定义，故这里不再具体阐述，在发明的一个或多个实施例中，所述第一聚合物X选自PTMPM、PBA、EG、PMMA、PDMAEMA、PAA或PBMA；所述第二聚合物Y选自AM、PS、PBMA、PDNP或PMMA。
进一步的，本发明中的光子晶体薄膜的颜色可控，其可以通过调整第一聚合物X、第二聚合物Y的聚合度来调控所述光子晶体薄膜的结构色，具体的说：
X的聚合度10-80、Y的聚合度20-160时，所述光子晶体薄膜呈紫色；
X的聚合度100-170、Y的聚合度190-330时，所述光子晶体薄膜呈蓝色；
X的聚合度190-260、Y的聚合度360-500时，所述光子晶体薄膜呈青色；
X的聚合度280-350、Y的聚合度530-670时，所述光子晶体薄膜呈绿色；
X的聚合度370-440、Y的聚合度700-840时，所述光子晶体薄膜呈黄色；
X的聚合度460-550、Y的聚合度870-1000时，所述光子晶体薄膜呈橙色；
X的聚合度570-700、Y的聚合度1030-1200时，所述光子晶体薄膜呈红色。
本发明第二方面公开了如本发明第一方面所述的光子晶体薄膜的应用，该光子晶体薄膜由于具有优异的光学性质，稳定性好，且耐弯折，颜色鲜艳，且颜色可控，可广泛应用于颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料领域。
本发发明第三方面提供了一种光子晶体薄膜的制备方法，包括下列步骤：
提供引发剂21Br-β-CD；
将所述21Br-β-CD和第一聚合物X的单体经第一次原子转移自由基聚合反应，获得β-CD-g-X；
将所述β-CD-g-X作为大分子引发剂和第二聚合物Y的单体经第二次原子转移自由基聚合反应，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y；
所述β-CD-g-X-b-Y经旋涂制得光子晶体薄膜。
本发明以21Br-β-CD作为引发剂，首先与第一聚合物X的单体经过第一原子转移自由基聚合反应获得β-CD-g-X，然后再将其作为大分子引发剂与第二聚合物Y的单体经过第二次原子转移自由基聚合反应，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y，最后高速旋涂制成光子晶体薄膜。由于星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y采用原子转移自由基聚合法获得，可以方便的调控第一聚合物X和第二聚合物Y的聚合度，使得获得的光子晶体薄膜颜色的可控性高，且仅通过聚合度即可实现颜色调控，后续通过简单的旋涂即可获得光子晶体薄膜，对原料的利用率高，且第一聚合物X和第二聚合物Y的种类不受限制。
具体的，本文中所述21Br-β-CD可以采用本领域中的现有工艺获得，没有特别的限定，在本发明的一个或多个实施例中，将干燥后的β-CD和2-溴异丁酰溴混合反应，制得21Br-β-CD。
本文中所述的第一次原子转移自由基聚合反应以及第二原子转移自由基聚合反应均为本领域中常规的原子转移自由基聚合(ATRP)，即将单体、配体、引发剂和催化剂进行反应的过程，在本发明的一个或多个实施例中，所述第一次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将21Br-β-CD、第一聚合物X的单体、第一催化剂和第一配体置于第一有机溶剂中，密封反应后，获得β-CD-g-X；
所述第二次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将β-CD-g-X、第二聚合物Y的的单体、第二催化剂和第二配体置于第二有机溶剂中，密封反应后，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y。
由于原子转移自由基聚合反应为本领域中的现有技术，故这里不再对其进行具体阐述，且根据选择的第一聚合物X和第二聚合物Y的种类的不同，其催化剂、配体的选择也相应不同，故这里无特殊限制，可根据需要进行调整，并且制备过程中可通过单体的加入量、反应时间等控制第一聚合物X和第二聚合物Y的聚合度，为后续制备光子晶体薄膜颜色的可控性提供基础。
进一步方案，所述自主装相分离制备光子晶体薄膜的步骤，具体为：将β-CD-g-X-b-Y溶液，置于玻璃瓶中，以1000-5000rpm的转速高速旋涂，在瓶壁上成膜，从而制得长程有序的光子晶体薄膜，其中，所述的β-CD-g-X-b-Y溶液为将星状嵌段共聚物β-CD-g-X-b-Y均匀分散在有机溶剂中形成，其中，有机溶剂的选择以可使第一聚合物X和第二聚合物Y进行相分离为基准，因此，可根据第一聚合物X和第二聚合物Y的种类进行调整，在本发明的一个或多个实施例中，具体可提及的实施有甲苯、THF、DMF、丁酮等。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步清楚完整的说明。
实施例1
制备21Br-β-CD：
将β-CD和2-溴异丁酰溴以摩尔比为1:40置于NMP中，0℃下反应2h，升至室温下搅拌反应22h，在真空干燥箱中浓缩12h，用二氯甲烷稀释后，用饱和碳酸氢钠和去离子水洗涤，将得到的有机层浓缩后，置于十六烷中结晶得到21Br-β-CD。
制备光子晶体薄膜：
将21Br-β-CD、CuBr、PMDETA、TMPM以摩尔比为650:1:1:2置于苯甲醚中，对反应瓶进行抽真空、通氩气操作，重复三次后，80℃下密封反应，反应0.5h后浸入液氮终止聚合，将反应液倒入正己烷中沉淀，静置，除去上清液，真空干燥后即可得到β-CD-g-(PTMPM)10；
将β-CD-g-(PTMPM)10、CuBr、PMDETA、AM以摩尔比为830:1:1:2置于环己酮，对反应瓶进行抽真空、通氩气操作，重复三次后，95℃下密封反应，反应1.5h浸入液氮中终止聚合将反应液倒入无水乙醇中沉淀，静置，除去上清液，真空干燥后得到β-CD-g-(PTMPM)10-b-(AM)160；
将β-CD-g-(PTMPM)10-b-(AM)160均匀分散在甲苯中，以5000rpm转速高速旋涂，得到紫色的光子晶体薄膜。
实施例2
制备21Br-β-CD：
采用同实施例1相同的实施方式。
制备光子晶体薄膜：
将21Br-β-CD、CuBr、PMDETA和tBA以摩尔比为600:1:1:2置于NMP中，对反应瓶进行抽真空、通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应1.5h后浸入液氮终止聚合，用丙酮稀释溶液，用中性氧化铝柱去除催化剂，在甲醇和水的混合溶剂中沉淀，干燥后即可得到β-CD-g-(PBA)170；
将β-CD-g-(PBA)170、CuBr、PMDETA、St以摩尔比为700:1:1:2置于环己酮中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，95℃下密封反应，反应6h浸入液氮中终止聚合，在过量甲醇中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(PBA)170-b-(PS)330；
将β-CD-g-(PBA)170-b-(PS)330均匀分散在甲苯中，以1000rpm转速高速旋涂，得到蓝色的光子晶体薄膜。
实施例3
制备21Br-β-CD：
采用同实施例1相同的实施方式。
制备光子晶体薄膜：
将21Br-β-CD、CuBr、PMDETA和AM以摩尔比为620:1:1:2置于NMP中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应2h后浸入液氮终止聚合，在冷乙醚中沉淀，干燥后即可得到β-CD-g-(AM)260；
将β-CD-g-(AM)260、CuBr、PMDETA、PBMA以摩尔比为850:1:1:2置于甲苯中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，80℃下密封反应，反应8h浸入液氮中终止聚合，将聚合物在冰乙醇中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(AM)260-b-(PBMA)360；
将β-CD-g-(AM)260-b-(PBMA)360均匀分散在THF中，以3000rpm转速高速旋涂，得到青色的光子晶体薄膜。
实施例4
制备21Br-β-CD：
采用同实施例1相同的实施方式。
制备光子晶体薄膜：
将21Br-β-CD、CuBr、PMDETA和MMA以摩尔比为550:1:1:2置于NMP中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应3h后浸入液氮终止聚合，在甲醇和水的混合溶剂中沉淀，干燥后即可得到β-CD-g-(PMMA)350；
将β-CD-g-(PMMA)350、CuBr、PMDETA、DPA以摩尔比为750:1:1:2置于环己酮中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，70℃下密封反应，反应8h浸入液氮中终止聚合，在过量乙醚中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(PMMA)350-b-(PDNP)670；
将β-CD-g-(PMMA)350-b-(PDNP)670均匀分散在DMF中，以2000rpm转速高速旋涂，得到绿色的光子晶体薄膜。
实施例5
制备21Br-β-CD：
采用同实施例1相同的实施方式。
制备光子晶体薄膜：
将21Br-β-CD、CuBr、PMDETA和DMAEMA以摩尔比为650:1:1:2置于苯甲醚中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应4h后浸入液氮终止聚合，在甲醇和水的混合溶剂中沉淀，干燥后即可得到β-CD-g-(PDMAEMA)370；
将β-CD-g-(PDMAEMA)370、CuBr、PMDETA、MMA以摩尔比为800:1:1:2置于环己酮中，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，95℃下密封反应，反应12h浸入液氮中终止聚合，在过量甲醇中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(PDMAEMA)370-b-(PMMA)840；
将β-CD-g-(PDMAEMA)370-b-(PMMA)840均匀分散在丁酮中，3500rpm/min转速下高速旋涂，得到黄色的光子晶体薄膜。
实施例6
制备21Br-β-CD：
采用同实施例1相同的实施方式。
制备光子晶体薄膜：
将CuBr、PMDETA、21Br-β-CD和tBA以摩尔比为700:1:1:2置于NMP，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应4.5h后浸入液氮终止聚合，用丙酮稀释溶液，用中性氧化铝柱去除催化剂，在甲醇和水的混合溶剂中沉淀，干燥后即可得到β-CD-g-(PBA)460；
将β-CD-g-(PBA)460、CuBr、PMDETA、St以摩尔比为800:1:1:2置于NMP，对反应瓶进行抽真空－通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应15h浸入液氮中终止聚合，用THF稀释溶液，中性氧化柱去除铜盐，在过量甲醇中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(PBA)460-b-(PS)1000；
β-CD-g-(PBA)460-b-(PS)1000在三氟乙酸中水解制得β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000；
将β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000均匀分散在甲苯中，以5000rpm转速高速旋涂，得到橙色的光子晶体薄膜，如图3所示。
其中，图1为本实施例中红外光谱图，a、b、c分别是21Br-β-CD、β-CD-g-(PBA)460、β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000的红外光谱图，在a中2931cm-1、1737cm-1、1158cm-1分别对应C-H、C＝O、C-O-C的伸缩振动，1039cm-1和1105cm-1分别对应C-C和C-O的耦合，证明成功合成了21Br-β-CD；b中在1726cm-1处有碳基拉伸说明已合成β-CD-g-(PBA)460；c中光谱图中观察到1595cm-1和1490cm-1处的吸收带是苯环骨架振动吸收带，在2500-3600cm-1范围内有广泛的吸光度且碳基拉伸从PtBA中的1726cm-1转移到PAA中的1700cm-1，证明β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000成功合成。
图2是β-CD-g-(PAA)460-b-(PS)1000经高速旋涂所得光子晶体薄膜的透射电镜图，图中显示有亮暗相间的条纹，说明此光子晶体薄膜是因相分离自组装而形成的。
实施例7
制备21Br-β-CD：
采用同实施例1相同的实施方式。
制备光子晶体薄膜：
将21Br-β-CD、CuBr、PMDETA、PBMA以摩尔比为800:1:1:2置于甲苯中，对反应瓶进行抽真空、通氩气操作，重复三次后，80℃下密封反应，反应8h浸入液氮中终止聚合，将聚合物在冰乙醇中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(PBMA)700。
将β-CD-g-(PBMA)700、CuBr、PMDETA、MMA以摩尔比为800:1:1:2置于NMP，对反应瓶进行抽真空、通氩气操作，重复三次后，60℃下密封反应，反应15h浸入液氮中终止聚合，用THF稀释溶液，中性氧化柱去除铜盐，在过量甲醇中沉淀，干燥后得到β-CD-g-(PBMA)700-b-(PMMA)1200。
将β-CD-g-(PBMA)700-b-(PMMA)1200均匀分散在乙酸乙酯中，以4000rpm转速高速旋涂，得到红色的光子晶体薄膜。
实施例8
采用同实施例1-7相同的实施方式，对单体的用量及反应时间进行调整，分别获得不同聚合度的星状嵌段共聚物β-CD-g-X-b-Y，经自组装可分别形成不同结构色的光子晶体薄膜，具体如表1中所示的：
表1实施例8中星状嵌段共聚物β-CD-g-X-b-Y及光子晶体薄膜
β-CD-g-X-b-Y 光子晶体薄膜结构色
实施例8 <![CDATA[β-CD-g-(PTMPM)<sub>30</sub>-b-(AM)<sub>20</sub>]]> 紫色
实施例9 <![CDATA[β-CD-g-(PTMPM)<sub>80</sub>-b-(AM)<sub>100</sub>]]> 紫色
实施例10 <![CDATA[β-CD-g-(PBA)<sub>100</sub>-b-(PS)<sub>200</sub>]]> 蓝色
实施例11 <![CDATA[β-CD-g-(PBA)<sub>130</sub>-b-(PS)<sub>190</sub>]]> 蓝色
实施例12 <![CDATA[β-CD-g-(AM)<sub>190</sub>-b-(PBMA)<sub>400</sub>]]> 青色
实施例13 <![CDATA[β-CD-g-(AM)<sub>200</sub>-b-(PBMA)<sub>500</sub>]]> 青色
实施例14 <![CDATA[β-CD-g-(PMMA)<sub>280</sub>-b-(PDNP)<sub>530</sub>]]> 绿色
实施例15 <![CDATA[β-CD-g-(PMMA)<sub>300</sub>-b-(PDNP)<sub>600</sub>]]> 绿色
实施例16 <![CDATA[β-CD-g-(PDMAEMA)<sub>440</sub>-b-(PMMA)<sub>700</sub>]]> 黄色
实施例17 <![CDATA[β-CD-g-(PDMAEMA)<sub>400</sub>-b-(PMMA)<sub>750</sub>]]> 黄色
实施例18 <![CDATA[β-CD-g-(PAA)<sub>550</sub>-b-(PS)<sub>930</sub>]]> 橙色
实施例19 <![CDATA[β-CD-g-(PAA)<sub>510</sub>-b-(PS)<sub>870</sub>]]> 橙色
实施例20 <![CDATA[β-CD-g-(PBMA)<sub>570</sub>-b-(PMMA)<sub>1150</sub>]]> 红色
实施例21 <![CDATA[β-CD-g-(PBMA)<sub>620</sub>-b-(PMMA)<sub>1030</sub>]]> 红色
通过以上实施例说明采用本发明中的光子晶体薄膜可以通过调整第一聚合物X和第二聚合物Y的聚合度对光子晶体薄膜的结构色进行调整。并且制备方法简单，可控性强。将上述实施例中制得的光子晶体薄膜弯折70-100次后，结构色无变化，依然保留其优异的光学性质，说明本发明中的光子晶体薄膜具有优异的性能。
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 (6)

1.一种光子晶体薄膜，其特征在于，所述光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y自组装形成，所述星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y采用原子转移自由基聚合方法获得，X、Y分别为第一聚合物和第二聚合物，其聚合度分别在10-700之间、20-1200之间，主链聚合度在30-1900之间；
其中，所述第一聚合物X选自PTMPM、PBA、PMMA、PDMAEMA、PAA或PBMA；所述第二聚合物Y选自PS、PBMA或PMMA。
2.如权利要求1所述的光子晶体薄膜在颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料上的应用。
3.一种如权利要求1所述的光子晶体薄膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供引发剂21Br-β-CD；
将所述21Br-β-CD和第一聚合物X的单体经第一次原子转移自由基聚合反应，获得β-CD-g-X；
将所述β-CD-g-X作为大分子引发剂和第二聚合物Y的单体经第二次原子转移自由基聚合反应，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y；
所述β-CD-g-X-b-Y经旋涂制得光子晶体薄膜。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述21Br-β-CD的制备方法为；将干燥后的β-CD和2-溴异丁酰溴混合反应，制得21Br-β-CD。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将21Br-β-CD、第一聚合物X的单体、第一催化剂和第一配体置于第一有机溶剂中，密封反应后，获得β-CD-g-X；
所述第二次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将β-CD-g-X、第二聚合物Y的单体、第二催化剂和第二配体置于第二有机溶剂中，密封反应后，获得星状嵌段聚合物β-CD-g-X-b-Y。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述光子晶体薄膜制备的步骤，具体为：将β-CD-g-X-b-Y溶液，置于玻璃瓶中，以1000-5000 rpm转速高速旋涂，制得长程有序的光子晶体薄膜。
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