[发明专利]光子晶体材料及其制备方法和光子晶体墨水及其应用

说明书

本发明涉及一种光子晶体材料及其制备方法和光子晶体墨水及其应用，该光子晶体材料包括内核及包覆于内核上的聚乙烯吡咯烷酮壳，其中，内核由若干个纳米四氧化三铁晶粒团簇而成。该光子晶体材料能够实现结构色显示、且能够通过印刷的方式制备变色显示器件。

技术领域

本发明涉及显示器件领域，尤其涉及一种光子晶体材料及其制备方法和光子晶体墨水及其应用。

背景技术

光子晶体是一类具有特殊周期性结构的物质，这种周期性结构能够对光波进行调控，能够使得在环境白光的照射下产生出彩色，即结构色。这种结构色不同于传统意义的色素色，它是光线经过这类物质时，由于物质自身的微观结构使得光线产生干涉、衍射与散射而产生的。结构色具有高亮度、高彩度、不褪色、虹彩现象及偏振效应等普通颜料色无法达到的优异性能，得到了人们越来越多的关注和研究，以使其在显示呈色方面得到变革性的应用。

用化学合成法制备相当大小的微纳米颗粒，对胶体颗粒进行外场调控，便有可能形成三维的光子晶体结构。传统的显示呈色是红绿蓝三种发光材料在一定的电压或电流下发出特定波长的光，然后经过色光叠加出现彩色。不同于三原色叠色显示，这种结构色可以通过不断改变外场的大小，连续改变胶体颗粒的间距，从而连续地改变出射光的波长，达到全彩色显示的效果，在显示领域有很大的潜在应用价值。

随着新一代柔性显示技术的发展，印刷电子制造呈现出广阔的应用空间。将目标材料配制成墨水，并通过印刷的方法即可实现电子制造，降低生产成本，提高生产效率，使得对材料进行墨水化成为整个印刷电子行业的基础。然而，虽然这种基于结构色显示技术具有很大优势与应用前景，但真正用于显示行业的研究还不多，应用产业化还远远不够。

发明内容

基于此，有必要提供一种新的能够实现结构色显示、且能够通过印刷的方式制备变色显示器件的光子晶体材料。

此外，还提供一种光子晶体材料、光子晶体墨水及其应用。

一种光子晶体材料，所述光子晶体材料包括内核及包覆于所述内核上的聚乙烯吡咯烷酮壳，其中，所述内核由若干个纳米四氧化三铁晶粒团簇而成。

上述光子晶体材料为一种新的光子晶体材料，不仅能够实现结构色显示，而且上述光子晶体材料还能够制作成印刷用的墨水，从而使得上述光子晶体材料能够通过印刷的方式制备显示器件中。

在其中一个实施例中，所述内核的粒径为100纳米～250纳米；所述纳米四氧化三铁晶粒的粒径为5纳米～15纳米。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯吡咯烷酮壳的厚度为10纳米～30纳米。

在其中一个实施例中，还包括包覆在所述聚乙烯吡咯烷酮壳上的二氧化硅层。

在其中一个实施例中，所述二氧化硅层为多孔结构。

在其中一个实施例中，所述二氧化硅层的厚度为15纳米～40纳米。

一种光子晶体材料的制备方法，包括如下步骤：

在碱性环境下，将水溶性三价铁盐、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、还原性溶剂和强碱弱酸盐混合进行水热反应，得到Fe₃O₄@PVP颗粒，其中，Fe₃O₄代表若干个纳米四氧化三铁晶粒团簇而成的内核，@表示包覆，PVP为壳。

在其中一个实施例中，所述水溶性三价铁盐选自氯化铁、硝酸铁及硫酸铁中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述在碱性环境下，将水溶性三价铁盐、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、还原性溶剂和强碱弱酸盐混合进行水热反应的步骤为：将所述聚乙烯吡咯烷酮、所述葡萄糖溶解在所述还原性溶剂中，然后依次加入所述水溶性三价铁盐和所述强碱弱酸盐，以使反应体系呈碱性，接着进行水热反应。