[发明专利]一种调控红色PS胶体晶体膜饱和度的方法

说明书

技术领域

本发明属于光子晶体结构色制备技术领域，特别涉及一种调控红色PS 胶体晶体膜饱和度的方法。

背景技术

结构色，又称物理色，是不含任何色素因素的纯物理结构所产生的颜色。 结构色的产生是由于光子晶体中光子带隙，即禁带的存在，当带隙的范围落 在可见光范围内，特定频率的可见光将不能透过该晶体，这些不能传播的光 被超结构反射，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，就产生绚丽的结构色。结构色是运用结构产生颜色，比 色素更环保，所以在替代传统色剂，防伪和装饰领域有着很广阔的应用前景。

聚苯乙烯(PS)胶体晶体的一个典型用途是在结构色方面的应用。PS 胶体晶体的制备方法主要有电子微加工法、激光全息法和胶体自组装法等。 物理制备方法一般较为复杂、费时、成本高，又需要多个步骤才能完成。相 比之下，胶体自组装法是一种简单、快速和廉价的化学制备方法。然而，胶 体自组装法制备的PS胶体晶体结构不可避免的会引入一些随机的缺陷，比 如堆垛层错、粒子的缺失、取向的不可控制和位错等，这些随机缺陷会降低 光子禁带的反射率，散射禁带以外波长的光。

目前，人工合成的PS胶体晶体膜通常在特定的角度反射出彩虹色，有 一定的角度依赖性，也就是说PS胶体晶体膜的颜色不是一成不变的，会根 据观察者入射光角度的不同而呈现不同的颜色，而且颜色不够绚丽，饱和度 低，因而限制了它的应用。如何获得单一红色PS胶体晶体膜，并依据需求 获得不同饱和度的红色PS胶体晶体膜，实现对饱和度的调控成为一个研究 方向。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种调控红色PS 胶体晶体膜饱和度的方法，以解决目前PS胶体晶体膜呈色微弱，饱和度低， 无法依据需求来调控饱和度的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种调控红色PS胶体晶体膜饱和度的方法，包括如下步骤：

(1)采用乳液聚合法制备平均粒径为440±10nm的PS微球母液，以去 离子水为溶剂，将其稀释为PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于玻璃器 皿中超声分散30-60min；

(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗 30-90min后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的PS乳液中， 放入烘箱中9-12h，烘干温度为40℃-65℃，缓慢烘干得到组装好的PS胶体 晶体膜；

(3)将从烘箱中取出的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，设置镀膜 电流为60mA，通过碳丝的粗细来定量调整碳膜的厚度，使PS胶体晶体膜表 面的碳膜厚度在5-25nm之间。

所述基片为玻璃基片、金属基片或有机基片。

通过定量改变碳膜的厚度来实现对红色PS胶体晶体膜饱和度的调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)发明创造性地提出在PS胶体晶体膜表面镀碳膜，提供了一种光吸 收背景，使其在光子禁带的反射率增强，而对禁带以外波长的反射率降低， 吸收了杂散光，宏观上不再呈现彩虹色，而是单一红色。

(2)本发明通过对碳膜厚度的定量控制来改变光子禁带的反射率和吸收 率，实现了对红色PS胶体晶体膜饱和度的调控。当碳膜厚度在5-10nm时， 该PS胶体晶体膜呈现明亮的单一红色(R:238G:124B:107；C:0％ M:65％Y:30％K:0％)，当碳膜厚度增加到15nm时，该PS胶体晶体膜 的红色饱和度显著提高(R:229G:70B:70；C:0％M:85％Y:70％ K:0％)；当碳膜厚度增加到25nm时，该PS胶体晶体膜的红色饱和度进一 步提高(R:223G:0B:41；C:0％M:100％Y:100％K:0％)。

(2)本发明所提供的方法工艺简单，可操作性强，容易实现批量化生产， 有望取代传统色剂，在防伪和装饰领域得到广泛的应用。

附图说明

图1是本发明红色PS胶体晶体膜的微观形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明一种调控红色PS胶体晶体膜饱和度的方法，包括如下步骤：