[发明专利]血红细胞状胶体粒子和球形胶体粒子组装体及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了血红细胞状胶体粒子和球形胶体粒子组装体及其制备方法与应用。该组装体由球形粒子镶嵌进血红细胞状粒子的凹槽中，两者紧密地组装在一起，形成组装体；所述球形粒子的粒径为500nm～1300nm；血红细胞状粒子，粒径为1～5μm，凹槽的形状为半球形，凹槽的直径为600nm～1500nm；且球形粒子的粒径为血红细胞状粒子的凹槽直径的80％‑100％；本发明成功实现血红细胞状粒子和球形粒子的高匹配度的自组装，组装效果大幅度提升，该组装体应用在光子晶体水性涂料中表现出了优异的光子晶体虹彩效应；对组装体的尺寸结构进行调控后，还可以得到更多绚丽的颜色，将在水性涂料中有很大的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及聚合物乳胶粒子自组装技术领域，特别是涉及非球形聚合物乳胶粒子与球形聚合物乳胶粒子的自组装，具体涉及血红细胞状胶体粒子和球形胶体粒子组装体及其制备方法与应用。

背景技术

高性能结构材料是支撑航空航天、交通运输、光电信息、能源动力以及国家重大基础工程建设等领域的重要物质基础，是目前国际上竞争最激烈的高技术新材料领域之一。聚合物胶体颗粒作为基元功能粒子，广泛应用于新型结构材料的构建。传统的聚合物胶体颗粒是指直径介于纳米到微米尺度之间，形状为球形的高分子聚集体。相对于各向同性的球形颗粒，那些非球形或在结构和化学组成上具有不对称性的各向异性胶体颗粒，具有独特的物理、化学及光学等性能，在奇异光子晶体、原子或分子模型模拟、控制分子识别和自组装等新兴领域有独特的应用，大大拓宽了胶体颗粒的应用范围，为调控和设计新型结构材料提供了新的维度。如以传统的球形颗粒为基础制备的光子晶体，其特征标志是光子带隙非常有限；而以非球形胶体粒子为基础粒子制备的光子晶体,大大拓展了光子晶体的带隙极限，为光子晶体在光电领域的发展提供了新思路。近年来，光子晶体的应用也是越来越广泛，特别是在光子晶体的水性涂料的应用领域内，取得了不错的成果，目前基于球形粒子的光子晶体的光学效应在特种汽车涂料中，逐渐开始商业化，而非球形具有更优异的性能，还在研究之中。鉴于非球形粒子表面的范德华力、电荷分布、曲率、折射率等物理特性都不同于球形粒子，就产生了奇特的物理现象如慢光效应、负折射率等特性，用其制备的光子晶体涂料将会大大拓展应用范围将，将会产生更加丰富的产品体系和应用领域。

目前，各向异性非球形颗粒与球形聚合物胶体颗粒通过自组装(self-assembly)来构建结构材料具有重要的应用前景。通过这种方法，材料可以基于纳米或微米层面构建，而不是传统的原子或分子层面的合成，可获得革命性的新材料。非球形胶体粒子之间的自组装一般是指胶体粒子在对外界的响应下，通过形成一定的结构、形状或产生一定的行为来平衡外界的影响。