[发明专利]获得可挠曲布拉格反射镜的方法和利用所述方法得到的布拉格反射镜

说明书

发明的目的

发明的主要目的是从由刚性多孔多层结构(porous multilayer)构成的光子晶体得到可挠曲的(flexible)布拉格反射镜(Bragg mirror)的方法。所述的得到的可挠曲布拉格反射镜保持了起始光子晶体的反射性能而且，能够变形，其可用于涂覆具有任何形状的物体。另外，该反射镜的光学性质使其用作干涉滤光片(interference optical filter)成为可能。本发明的另一目的在于通过上述方法得到的布拉格反射镜。

背景技术

布拉格反射镜是由交替顺序的两种具有不同折射率、对于给定波长的电磁辐射具有高反射率的光学材料层组成的结构，当该重复周期对应于大约所述波长的一半时。

被布拉格反射镜反射的波长实质上是波长的波带(band of wavelengths)，称为带隙(band gap)，其位置取决于构成所述反射镜的片层(sheets)的折射率值和所述片层的厚度。该波带的谱宽度取决于这些片层折射率之间的差别。在第二种方法中，存在于反射镜上的层数也会影响该波带的位置和宽度。层的数目越多，反射镜的反射率越高。

该材料的一种应用是保护物体免受某波长的辐射，或者提供该物体所需的颜色。此外，因为该效应具有结构起源，所以由于辐射的吸收而避免了加热。然而，大部分的布拉格反射镜是平面而且坚硬的，其大大地限制了其应用领域。

虽然近年来已有一些进展，但是该问题还没有得到完全地解决。制造可挠曲布拉格反射镜的一个障碍是难以发现某种材料，该材料同时在亚微米尺度具有其折射率的周期性调制(periodic modulation)并且具有机械稳定的挠性结构。

例如，从两种不同的有机化合物中获得的光子结构，已经被提及。其是通过均聚物和共聚物的自组装得到的层状结构的情况(“Tunable Block Copolymer/Homopolymer Photonic Crystals”，Urbas et al.Advanced Materials.2000，12，812)；或者用弹性体渗透聚苯乙烯球的人造蛋白石的多孔网络以形成″光子纸″(“Photonic Papers and Inks：Color Writing with Colorless Materials”H.Fudouzi et al.Advanced Materials 2003，15，892)。然而，在上述的情况中，因为只使用了有机化合物，所以介电对比度(dielectric contrast)低并且随后的热处理是不可能的。

发明描述

本专利申请的第一方面描述了从由刚性多孔多层结构构成的光子晶体得到高介电对比度、可挠曲的布拉格反射镜的方法。本文献中，术语″布拉格反射镜″也旨在与光学干涉滤光片有关，并且一般旨在与任何具有类似于布拉格反射镜的反射光学性质的结构有关。

基本上，本发明的方法由以下组成：用聚合物填充该起始刚性多孔多层结构的孔，从而提供其机械强度，该机械强度，任选地，容许将该多层结构从其形成于之上的的基底分离，和然后将该多层结构附着至具有任意形状的表面。所用的聚合物必须具有合适的机械性能以提供所述多层光子晶体以足够的机械稳定性和允许其涂覆具有任何形状的物体的挠性。所得到的可挠曲的布拉格反射镜具有宽的反射(Δλ/λ≈40％)峰和高强度(I_max≈70％)峰。而且，其光谱位置能够通过改变该起始多层光子晶体的内部结构的参数来精确调节。

两种方案可用于用聚合物填充所述的起始多层光子晶体的孔：

a)第一方案由以下组成：将溶于合适的溶剂的聚合物引入所述刚性多孔多层体，然后提取所述溶剂。明显地，所述溶液必须具有合适的性能，例如表面张力和粘度，以渗入所述多层结构结构的孔中，以及所使用的聚合物还必须是可溶的。合适聚合物的例子是聚碳酸酯，聚二甲基硅氧烷，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乙烯吡咯烷酮和聚苯乙烯。

由此，所述的依据这种第一方案的操作方法如下：

1)用聚合物溶液浸透该多孔的多层体。

在该第一操作中，所述的多孔多层体用所述聚合物溶液润湿，直至其完全地渗透进入该结构的孔中。如上所述，重要的是所述的溶液的表面张力和粘度足够的低以至于完全渗透进入所述的孔。这能够通过保持温度在一定适当的范围之内而实现，所述适当范围在各情况下取决于所用的聚合物溶液；或甚至通过利用表面活性剂而实现。

2)将所述的聚合物溶液均匀地分布在所述的多层体的孔中。