[发明专利]一维碗状光子晶体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种一维碗状光子晶体及其制备方法，其是外壁呈半球状，内壁下凹的异质性结构，其由响应性聚合物基质及固定在其中的一维链状结构组成，所述的一维链状结构是由单分散的超顺磁纳米晶簇胶体核壳复合粒子形成。以预聚液为内相，硅油为外相，利用微流体的两相剪切技术把预聚液剪切成粒径分布均匀的乳液滴，该乳液滴随着外相缓慢流入到器皿中，所述的乳液滴在磁场诱导以及紫外光作用下固化。本发明由于采用上述技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：制备方法简单、可重复性好，制备得到的光子晶体结构单分散性好，内部组装基元有序度高；制备得到的碗状光子晶体比表面积大，使其具有更快的响应速度。

技术领域

本发明涉及显示材料制备领域，特别是涉及一种一维碗状光子晶体及其制备方法。

背景技术

在材料合成领域，制备复杂形状的微观结构仍然是一大难题。众所周知，材料的性能很大程度上取决于它的尺寸，形状和表面性能。近年来，碗状材料由于其独特的结构和性能引起了研究人员的广泛关注。如文献【Crystal GrowthDesign，2014年，第14卷，401页】通过两相相分离的方法制备了碗状结构，该方法可以进一步扩展到其他聚合物和胶体中来产生不同的结构。文献【Langmuir，2015年，第31卷，937页】通过在同轴微流管道中形成单分散性好的G-W/O双面神乳液滴，然后通过萃取法制备碗状结构。文献【Soft Matter，2015年，第11卷，1582页】采用微流器械形成双乳液滴，然后将其收集在低浓度的NaCl溶液中固化，这时固化过程快于水从内核渗出的过程，最终结果是由于渗透压的存在使壳层弯曲变形形成碗状结构。上述制备方法都能形成碗状结构，并且还可以通过调节制备条件来调控产物形貌。但同时也存在一些问题，其一，制备所需时间长；其二，它们都是非响应性的，不能感知外界环境的变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种一维碗状光子晶体及其制备方法，其采用微流体法和紫外光引发聚合相结合的方法来制备一维碗状光子晶体，所述的碗状光子晶体由于其内部周期性链状结构的存在可通过磁场方便地调节其取向和移动方向；并且其还具有相较于罐状、完整的球更好的光学性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一维碗状光子晶体，其是外壁呈半球状，内壁下凹的异质性结构，其由响应性聚合物基质及固定在其中的一维链状结构组成，所述的一维链状结构是由单分散的超顺磁纳米晶簇胶体核壳复合粒子形成。

按上述方案，所述的一维碗状光子晶体的尺寸为100μm～500μm。

按上述方案，所述的响应性聚合物基质是指由含有丙烯酸基团的有机物中的一种或它们的组合交联形成。

一维碗状光子晶体的制备方法，其特征在于以预聚液为内相，硅油为外相，利用微流体的两相剪切技术把预聚液剪切成粒径分布均匀的乳液滴，该乳液滴随着外相缓慢流入到器皿中，所述的乳液滴在磁场诱导以及紫外光作用下固化。

按上述方案，预聚液为由单分散的超顺磁纳米晶簇胶体核壳复合粒子、聚合单体、交联剂、光引发剂、表面活性剂和乙二醇组成的混合液。

按上述方案，所述的外相的流速为2mL/h～6mL/h，内相的流速为0.25mL/h～0.75mL/h。

按上述方案，所述的硅油的粘度为2.5Pa.s～4Pa.s。

按上述方案，所述的磁场强度范围为100Gs～600Gs，所述磁场诱导时间为30s～60s。

按上述方案，所述紫外光固化时间为7～10s。

按上述方案，所述的交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺或甲叉双丙烯酰胺；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或1-羟基环己基苯基酮；表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚或吐温80。