[发明专利]一种基于光子晶体结构色防伪图案的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防伪图案的制备领域，特别涉及一种基于光子晶体结构色防伪图案的制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，市面上的商品琳琅满目，一些假冒伪劣产品也随之而来。其实正规的品牌和假冒的是有区别的，但是从表面上看商品的包装是一样的，所以消费者很难分辨出来。尽管部分商品采用了防伪标识，然而随着仿制手段的提升，防伪标识越来越容易被仿制，因此如何制备一种简单且不易被仿制的防伪材料成为一个非常有前景的课题。

大自然中的许多材料，可显示出独特绚丽的色彩，这种依靠光与物体表面周期性纳米结构的相互作用而产生的色彩，被称为“结构色”，而这种表面结构称之为“光子晶体”。例如，天然蛋白石的绚丽色彩就是由于自身存在光子晶体结构。蛋白石是由许多小的晶体组成，晶体不同取向会反射不同频率的光，就产生了不同颜色。光子晶体结构是一种由不同介电常数的介质材料在一维、二维和三维空间中形成的周期性结构，而结构色的产生是由于光子晶体中光子禁带的存在。当带隙的范围落在可见光范围内(380-780nm)，特定频率的可见光将不能透过该晶体。这些不能传播的光将被光子晶体反射，在具有周期性结构的晶体表面形成相干衍射。这些很窄波段的光被眼睛所感知，就产生绚丽的颜色。这种颜色是由于光子晶体特殊的结构而形成的，是物理生色的一种。因此，只要光子晶体本身的结构不受到破坏，颜色就不会消失。此外，这种结构色对观察的角度也有一定的依赖性，从不同角度观察光子晶体，我们会看到不同的颜色，这为光子晶体提供了一个很好的应用领域，即防伪领域。基于光子晶体结构具有不易被仿制且具有角度依赖性的特点，利用光子晶体结构制备防伪材料无疑成为一个非常有价值的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光子晶体结构色防伪图案的制备方法，该方法简单易行，对光子晶体结构色防伪材料的制备具有重要的价值。

本发明的一种基于光子晶体结构色防伪图案的制备方法，包括：

(1)室温下，将丙酮、双氧水和二茂铁混合，200-220℃下水热反应60-72h，冷却，离心，洗涤，得到Fe₃O₄/C纳米球；其中，二茂铁与双氧水的比例为0.10～0.15g：1～2ml；丙酮和双氧水的体积比为16：1-30：1；

(2)将步骤(1)中的Fe₃O₄/C纳米球分散在溶剂中，得到分散液；将分散液与乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯ETPTA混合，加热除去溶剂，加入2-羟基-2-甲基苯丙酮HMPP，得到混合液；其中，分散液与ETPTA的体积比为1:4-1:1，HMPP与ETPTA的体积比为1:200-1:150；

(3)将步骤(2)中的混合液填充至载玻片空隙，将目标图案置于载玻片上，紫外光下固化，得到基于光子晶体结构色防伪图案。

所述步骤(1)中反应在水热釜中进行，水热釜的容积为50mL，丙酮体积为水热釜体积的3/5-4/5。

所述步骤(1)中离心速率为9000-11000rpm；洗涤为乙醇洗涤，洗涤次数为3-5次。

所述步骤(1)中Fe₃O₄/C纳米球的粒径为180-200nm。

所述步骤(2)中溶剂为乙醇。

所述步骤(2)中加热温度为40-70℃。

所述步骤(2)中分散液的浓度为10-20mg/mL。

所述步骤(3)中载玻片空隙为胶带隔开的载玻片空隙；其中，采用的胶带的厚度为50-150μm。

所述步骤(3)中紫外光波长为250-350nm，固化温度为30-40℃。

本发明通过利用二茂铁、丙酮、过氧化氢为原料，通过水热反应制备碳包覆的四氧化三铁(Fe₃O₄/C)胶体微球，并将其分散到乙醇中形成分散液，然后将分散液与乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)充分混合，在一定温度下加热除去分散液，再加入2-羟基-2-甲基苯丙酮(HMPP)得到混合液；将混合液填充至由一定厚度胶带隔开的载玻片空隙中，然后将预先设计的图案放在载玻片上方，在紫外光下将混合液固化，得到了基于光子晶体结构色防伪图案。

本发明通过制备形貌均匀的磁性胶体微球与高分子单体及引发剂混合，采用紫外光固化技术，改变外界磁场条件，设计并制备具有光子晶体结构的防伪图案。