[发明专利]一种多功能光子晶体纸及其制备方法

说明书

本发明属于光子晶体显示技术领域，尤其涉及一种多功能光子晶体纸及其制备方法，其包括以下步骤：配制醋酸纤维素溶液，将其与分散有超顺磁Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链的聚乙二醇溶液混合，配成铸膜液；将铸膜液流延到基板上，施加磁场使铸膜液呈现超顺磁性Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链结构色，于恒温恒湿下反应得到多功能光子晶体纸。本发明具有以下的主要优点：具有可逆的磁致擦写与热致显隐功能，具有多功能；自显示时间可通过温度和PEG分子量的改变进行调节；显隐温度和显隐次数可根据需要进行调整。显隐温度可通过PEG分子量进行调节，显隐次数通过改变CA的含量进行控制。

技术领域

本发明属于光子晶体显示技术领域，尤其涉及一种多功能光子晶体纸及其制备方法。

背景技术

纸作为信息载体在传播文化、信息保护等方面发挥着重要的作用。传统纸价格便宜、可视性好，但重复利用性差，大量经打印或复印的纸张在一次阅读后被丢弃，造成了资源浪费和环境破坏。因此研究者开始致力于可重复利用的光子晶体纸的开发。如：德国《先进材料》(Adv.Mater.2003年，第11卷，892页)报道了嵌有蛋白石结构的聚二甲基硅氧烷光子纸，硅油作为墨水，利用书写区与背景区溶胀程度不同导致晶格间距差异，从而显现不同的结构色，开发了具有擦写功能的光子晶体纸。英国皇家学会的《材料化学杂志C》(J.Mater.Chem.C2013年,第1卷,6151页)报道了一种基于超顺磁Fe₃O₄@SiO₂纳米链的光子晶体墨水，通过施加和撤除外加磁场完成书写与擦除功能，由于纳米链分散在较高粘度的丙三醇中，撤除磁场后能够暂时维持光子晶体结构色。我国发明专利《一种隐形光子晶体印刷方法》(公开号:102874002A)提供一种隐形光子晶体印刷方法，印刷物在干燥状态下背景和图案之间的衍射波长差别很小，图案不可见。浸入水中，溶胀后的衍射波长差异较大，使得图案显现。可见，目前制备的光子晶体纸的擦除和显隐功能均基于外场对光子晶体带隙的调控，因此不能同时兼具多种功能，不能展现传统纸张的多种用途。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有光子晶体纸功能单一问题，为此提供一种兼具可逆擦写与显隐功能的多功能光子晶体纸及其制备方法。

本发明所要解决问题可以通过以下技术方案解决：一种多功能光子晶体纸，其包括醋酸纤维素(CA)多孔膜，所述的醋酸纤维素(CA)多孔膜的膜微孔中填充有磁性光子晶体纳米链的聚乙二醇(PEG)分散液。

所述的光子晶体纸利用超顺磁光子晶体纳米链对外加磁场的响应性完成擦写功能，借助热致相变材料PEG的粘度和透明度对温度的依赖性以及受限空间对磁性纳米链运动的阻碍性，本发明所述的光子晶体具有磁致擦写与热致显隐多功能。

按上述方案，所述磁性光子晶体纳米链为超顺磁Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链，所述聚乙二醇的分子量为600～2000。

一种多功能光子晶体纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：配制醋酸纤维素溶液，将其与分散有超顺磁Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链的聚乙二醇溶液混合，配成铸膜液；将铸膜液流延到基板上，施加磁场使铸膜液呈现超顺磁性Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链结构色，于恒温恒湿下反应得到多功能光子晶体纸。

按上述方案，所述的超顺磁Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链的制备方法是：将超顺磁性四氧化三铁纳米粒子分散到丙烯酸(AA)的预聚液中，磁化后保持磁场不变同时采用紫外光引发聚合，得到超顺磁Fe₃O₄@PAA光子晶体纳米链。

按上述方案，所述醋酸纤维素溶液的质量分数为5％-10％，醋酸纤维素与聚乙二醇的质量之比为1:9-1:2.