[发明专利]一种多孔层状结构生色材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔层状结构生色材料及其制备方法，属于新材料领域，具体属于生色新材料领域。一种多孔层状结构生色材料，所述生色材料由热稳定性高的材料与热稳定性低的材料通过层层自组装方式形成交替堆叠层状结构，再于200～800℃下烧结所得，其中，所述热稳定性高的材料为熔点高于800℃的无机氧化物、粘土、沸石或锂藻土；所述热稳定性低的材料为玻璃转变温度在200℃以下的高分子聚合物，或由上述聚合物与热稳定性高的材料组成的混合物，两者的质量比为1:9～9:1。本发明所述的多孔层状结构生色材料具有高折射率材料层选材丰富的特点，可通过一个条件制备的材料构筑出多个颜色，并且色彩亮丽，制备方法简便。

技术领域

本发明涉及一种多孔层状结构生色材料及其制备方法，属于新材料领域，具体属于生色新材料领域。

背景技术

多层膜型生色材料，即通过高、低折射率材料交替堆叠而形成的周期性结构材料，是一种仿生生色材料，它在裸眼识别传感、防伪、光伏材料、显示等领域具有广阔的应用前景。高折射率材料多采用折射率为2以上的无机材料，如氧化钛、氧化锆等，可选的材料种类不多；低折射率为无机材料或高分子聚合物材料，如二氧化硅等，这类材料折射率多在1.4左右。只有两类材料形成高低折射率差，才能产生结构色，而且折射率差越大，越容易产生亮丽的结构色。空气的折射率约为1，因此如在材料中引入空气，形成孔结构，将降低材料折射率，而且孔隙率越大，折射率降低越多。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔层状结构生色材料。本发明通过材料加热分解或热变形形成孔隙的方法在热稳定性低的材料层中引入空气，从而大大降低其折射率，而增加两种基材的折射率差，从而得到具有亮丽结构色特性的多孔材料。通过这种方式可以有效拓展高折射率层材料的可选类别，也有利于得到具有良好应用性能的结构色材料。

一种多孔层状结构生色材料，所述生色材料由热稳定性高的材料与热稳定性低的材料通过层层自组装方式形成交替堆叠层状结构，再于200～800℃下烧结所得，

其中，所述热稳定性高的材料为熔点高于800℃的无机氧化物、粘土、沸石或锂藻土；所述热稳定性低的材料为玻璃转变温度在200℃以下的高分子聚合物，或由上述聚合物与热稳定性高的材料组成的混合物，两者的质量比1:9～9:1。

本发明所述多孔多层材料是在基质上沿与基质平面垂直方向进行热稳定性高和热稳定性低材料层自下而上的交替堆叠。

本发明所述的热稳定性高的材料层每一层的层厚为50～400nm，进一步的，所述层厚优选为70～200nm。。

本发明所述的热稳定性低的材料层每一层的层厚为50～400nm，进一步的，所述层厚优选为80～300nm。

本发明所述熔点高于800℃的无机氧化物为氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化铝或氧化锡中的一种。

优选地，所述热稳定高的材料为氧化硅、粘土、氧化钛、氧化锡、氧化锆。

本发明所述热稳定性低的材料选自玻璃转变温度在200℃以下的高分子聚合物，其包括聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯。进一步地，优选所述热稳定性低的材料为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸或聚乙烯醇。

或，本发明所述热稳定性低的材料为由上述高分子聚合物与上述热稳定高的材料组成的混合物，高分子聚合物与上述热稳定高的材料的质量比为1:9～9:1。

进一步地，优选高分子聚合物与上述热稳定高的材料的质量比为1:1～2:1

更进一步地，优选所述热稳定性低的材料为氧化硅与聚苯乙烯的混合物。进一步地，优选所述氧化硅与聚苯乙烯的质量比为1:1或2:1。

本发明所述的多孔层状结构生色材料层层自组装于基质上进行。进一步地，优选所述基质为石英、硅、玻璃、铁、钢、铜基质。