[发明专利]复合材料及其制备方法、包含其的墨水，以及成膜方法

说明书

本发明涉及一种复合材料及其制备方法、包含其的墨水，以及成膜方法。所述复合材料包括金属氧化物空心纳米粒子，以及键合在所述金属氧化物空心纳米粒子表面的聚丙烯酸盐链段；所述金属氧化物空心纳米粒子之外还包覆有二氧化硅包覆层，该二氧化硅包覆层具有若干微孔；所述聚丙烯酸盐链段经所述微孔穿出至所述二氧化硅包覆层之外。该复合材料可作为光子晶体材料，长程可调控响应，且在墨水中可以稳定存在，不易团聚和沉降。

技术领域

本发明涉及有机功能材料领域，特别是涉及一种复合材料及其制备方法、包含其的墨水，以及成膜方法。

背景技术

光子晶体是一类具有特殊周期性结构的物质，对光波进行调控可使其产生出绚丽的彩虹色，即结构色。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色料显示无法达到的优异性能，在色彩显示、民用涂装、防伪及传感器领域有着深远的应用前景。

随着科学技术的发展，新型电子产品，如柔性电子产品的崛起，运用印刷的方式对功能材料进行控制沉积，具有不可替代的作用。其中，喷墨打印具有精准控制、操作方便、节约材料等优异特点，在电子元件制备、功能材料沉积制膜中显示出独特的优势。通过运用合适的方法合成相关功能材料，并对其进行墨水化，利用喷墨打印技术结合干燥成膜技术，可以很方便地制备各种不同功能膜层，以期在新型电子产品领域发挥重大作用。

而光子晶体是一种微观调控材料，对材料、表面性质及其制备技术等均有很高要求，由于纳米颗粒比表面积大，表面能高，所以材料本身极易发生团聚而沉降，对于制备过程及其墨水化进程均提出严峻考验。而且，喷墨打印技术对墨水的粘度、表面张力等流体性质要求较严，致使本身墨水化就是一个难度问题。喷墨打印成膜对干燥技术同样要求较高，干燥过程由于膜层中心与边缘挥发程度不同会形成咖啡环等成膜缺陷，尤其对于光子晶体材料膜层的制作，会造成膜层沉积不均、断裂以及结构色显示不正常等缺陷，严重影响光子晶体材料膜层的沉积。

发明内容

基于此，有必要提供一种复合材料。该复合材料可作为光子晶体材料，长程可调控响应，且在墨水中可以稳定存在，不易团聚和沉降。

一种复合材料，包括金属氧化物空心纳米粒子，以及键合在所述金属氧化物空心纳米粒子表面的聚丙烯酸盐链段；

所述金属氧化物空心纳米粒子之外还包覆有二氧化硅包覆层，该二氧化硅包覆层具有若干微孔；所述聚丙烯酸盐链段经所述微孔穿出至所述二氧化硅包覆层之外。

在其中一个实施例中，所述金属氧化物空心纳米粒子为四氧化三铁空心纳米粒子。

本发明还提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：

表面键合有聚丙烯酸盐链段的金属氧化物空心纳米粒子制备：于水中加入金属源材料、还原剂、碱，以及聚丙烯酸盐，进行水热反应，制备表面键合有聚丙烯酸盐链段的金属氧化物空心纳米粒子；

二氧化硅包覆：在所述表面键合有聚丙烯酸盐链段的金属氧化物空心纳米粒子之外包覆二氧化硅包覆层；

刻蚀处理：对所述二氧化硅包覆层进行刻蚀处理，以在所述二氧化硅包覆层上形成若干微孔，使所述聚丙烯酸盐链段经所述微孔穿出至所述二氧化硅包覆层之外。

在其中一个实施例中，所述金属氧化物空心纳米粒子为四氧化三铁空心纳米粒子。

在其中一个实施例中，所述表面键合有聚丙烯酸盐链段的金属氧化物空心纳米粒子制备的步骤中，所述金属源材料为氯化铁，所述水热反应的条件包括：温度为150℃～250℃，时间为4h～15h。

在其中一个实施例中，所述二氧化硅包覆的步骤包括如下步骤：

将所述表面键合有聚丙烯酸盐链段的金属氧化物空心纳米粒子超声分散于溶剂中；在碱性条件下，加入正硅酸乙酯反应，在所述表面键合有聚丙烯酸盐链段的金属氧化物空心纳米粒子的表面生成二氧化硅，即可。