[发明专利]一种光子晶体的制备方法以及由该方法制备的光子晶体

权利要求书

1.一种光子晶体的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)提供一种乳液，所述乳液含有至少一种单分散颗粒、至少一种表面活性剂和至少一种溶剂；

(2)将所述乳液施用于基底需要形成光子晶体的表面，以在该表面形成液体图案，所述乳液对基底需要形成光子晶体的表面的接触角为30°至120°；以及

(3)将具有所述液体图案的基底进行干燥，以脱除所述液体图案中的溶剂，得到光子晶体，其中，所述干燥的温度为T，脱除所述液体图案中的溶剂所需的干燥时间为t_f，T和t_f使得Pe满足以下关系式I和关系式II中的一者：

关系式I：2＜Pe＜10，

关系式II：0＜Pe＜0.4，

其中，Pe＝(3h²ηr/t_f²k_BTt)^1/2

h为液体图案的厚度，以m计，

η为所述乳液中的溶剂在温度T下的动力粘度，以Pa·s计，

r为所述乳液中的单分散颗粒的水力半径，以m计，

t_f为脱除所述液体图案中的溶剂所需的干燥时间，以s计，

k_B为玻尔兹曼常数，以J/K计，

T为干燥的温度，以K计，

t为时间间隔，取值为1s。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乳液对基底需要形成光子晶体的表面的接触角为40°至60°。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，关系式I中，2.01≤Pe≤3；

关系式II中，0＜Pe≤0.2。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，关系式I中，2.01≤Pe≤2.5。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，关系式II中，0.01≤Pe≤0.1。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，关系式II中，0.04≤Pe≤0.06。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，制备的光子晶体为二维膜状，T和t_f使得Pe满足关系式I；

制备的光子晶体为一维线状，T和t_f使得Pe满足关系式II。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，通过对以下参数中的一者或两者以上的组合进行调整，获得能使Pe满足关系式I或者关系式II的T和t_f，

参数A：具有所述液体图案的基底在干燥时所处环境的湿度；

参数B：具有所述液体图案的基底在干燥时所处环境的真空度；

参数C：所述乳液中的溶剂的沸点；

参数D：所述乳液中的单分散颗粒的水力半径。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述光子晶体为二维膜状光子晶体，所述干燥的温度与所述溶剂的沸点的差值在2-30℃的范围内，所述沸点为在1标准大气压下测定的沸点；或者

所述光子晶体为一维线状光子晶体，所述干燥的温度与所述溶剂的凝固点的差值在2-30℃的范围内，所述凝固点为在1标准大气压下测定的凝固点。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述光子晶体为二维膜状光子晶体，所述干燥的温度与所述溶剂的沸点的差值在20-30℃的范围内，所述沸点为在1标准大气压下测定的沸点。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述光子晶体为一维线状光子晶体，所述干燥的温度与所述溶剂的凝固点的差值在10-20℃的范围内，所述凝固点为在1标准大气压下测定的凝固点。