[发明专利]具有结构色的夹层结构耐用薄膜和生产方法

权利要求书

1.一种具有结构色的夹层结构的耐用薄膜，其技术特征在于包括力学增强层和结构色层，其中所述结构色层位于所述薄膜的中间，所述力学增强层位于所述薄膜的表面，数量为两个，对称分布在所述结构色层的两边，与所述结构色层形成三文治夹层结构；所述力学增强层包括壳聚糖层，镁铝双羟基氧化物纳米片层，聚乙烯醇层，其中壳聚糖层数量为一个，位于所述薄膜的表面，镁铝双羟基氧化物纳米片层数量为五个，聚乙烯醇层数量为五个，所述镁铝双羟基氧化物纳米片层与所述聚乙烯醇层交替分布；所述结构色层包括黑色背景层和胶质无定型纳米颗粒阵列层，其中黑色背景层包括单层石墨烯层以及分布在石墨烯层的两边的壳聚糖连接层，所述黑色背景层的厚度为2微米，其中两个胶质无定型纳米颗粒阵列层包括有序排列的PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）包覆的硅纳米球，数量都是10层，每一层硅纳米球交错紧密排列，所述胶质无定型纳米颗粒阵列层的厚度为3微米；所述硅纳米球的直径为250纳米。

2.一种具有结构色的夹层结构的耐用薄膜的生产方法，其技术特征在于包括一些步骤：第一步，壳聚糖保护层的制备，先配制浓度为1%的壳聚糖水溶液，滴加在一个干净的经过阳离子清洁处理的玻璃基底上，涂匀后，利用旋涂的方法，制备一层壳聚糖，其中旋涂速度为5000转每分钟，然后放入50摄氏度烘箱中处理30分钟，在玻璃基底上得到壳聚糖保护层；第二步，镁铝双羟基氧化物纳米片的制备，将浓度为0.5摩尔每升的硝酸镁水溶液和浓度为0.25摩尔每升的硝酸铝水溶液以一毫升每分钟的速度注入浓度为1摩尔每升的尿素水溶液中，激烈搅拌2小时，反应温度维持在85摄氏度，反应完成后，离心分离并清洗干燥得到镁铝双羟基氧化物纳米片；第三步，单层镁铝双羟基纳米片水溶胶的配制，分别配制浓度为1克每升的镁铝双羟基氧化物纳米片悬浊液和等体积的浓度为1摩尔每升的硝酸钠水溶液，混合均匀并搅拌12小时，离心分离并清洗干燥，再次分散在水中，浓度是1克每升，再加入等体积的浓度为1摩尔每升的硝酸钡水溶液，混合均匀并搅拌12小时，离心分离并清洗干燥，再次分散在水中，形成单层镁铝双羟基纳米片水溶胶，浓度为0.3克每升；第四步，力学增强层的制备，先配制浓度为0.3摩尔每升的聚乙烯醇水溶胶，将单层镁铝双羟基纳米片水溶胶，去离子水，聚乙烯醇水溶胶，去离子水依次排列，将第一步所制备的壳聚糖保护层连同玻璃基底竖直固定在程序控制的机械手上，先竖直浸没到单层镁铝双羟基纳米片水溶胶中，1分钟后取出，再竖直浸没到去离子水中，1分钟后取出，用氮气吹干，然后竖直浸没到聚乙烯醇水溶胶中，1分钟后取出，再 竖直浸没到去离子水中，1分钟后取出，用氮气吹干，得到一层镁铝双羟基氧化物纳米片层和一层聚乙烯醇层，利用程序控制的机械手重复上述步骤5次，得到交替分布的镁铝双羟基氧化物纳米片层和聚乙烯醇层各5层； 第五步，胶质无定型纳米颗粒阵列层的制备，先配制浓度为0.3克每升的PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）水溶液，再配制浓度为0.3克每升的氯化钠水溶液，加入重量比为10%的直径为250纳米的硅纳米球，得到硅纳米球的悬浊液，将硅纳米球的悬浊液，去离子水，PDDA水溶液，去离子水依次排列，将上述步骤得到的力学增强层连同玻璃基底竖直固定在程序控制的机械手上，先竖直浸没到硅纳米球悬浊液中，2分钟后取出，再竖直浸没到去离子水中，1分钟后取出，用氮气吹干，然后竖直浸没到PDDA水溶液中，1分钟后取出，再竖直浸没到去离子水中，1分钟后取出，用氮气吹干，得到一层PDDA包覆的单层整齐排列的硅纳米球，利用程序控制的机械手重复上述步骤10次，得到胶质无定型纳米颗粒阵列层；第六步，壳聚糖连接层的制备，先配制浓度为0.5克每升的壳聚糖水溶液，滴加到上述步骤制备胶质无定型纳米颗粒阵列层上，利用旋涂的方法，制备一层壳聚糖，其中旋涂速度为1000转每分钟，旋涂时间为1分钟，然后在50摄氏度烘箱中处理2分钟，烘干得到壳聚糖连接层；第七步，石墨烯背景层的制备，先将石墨烯分散在乙醇中，重量比为1%，使用毛细管将所述石墨烯乙醇分散液轻轻转移到装有去离子水的容器中，其中毛细管的尖端紧贴水气界面上方的容器内壁，乙醇迅速分散到去离子水中，而石墨烯则单层分布在水气界面上，此时将上述制备了力学增强层，胶质无定型纳米颗粒阵列层和壳聚糖连接层的玻璃基底浸没到水中，然后壳聚糖连接层向上玻璃基底向下平放，再倾斜15摄氏度，缓慢向上提起，将位于水气界面上的单层石墨烯转移到壳聚糖连接层上，并转移到50摄氏度烘箱中处理2分钟；第八步，在石墨烯层上依次用上述方法对称的制备壳聚糖连接层，胶质无定型纳米颗粒阵列层和力学增强层，最后移除玻璃基底，得到具有结构色的夹层结构耐用薄膜。