[发明专利]一种基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体，特别涉及基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体的制备方法，属于响应性材料及生色材料的制备领域。一种基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体，所述材料由反蛋白光子晶体及填充于反蛋白光子晶体反蛋白结构孔隙中的热变色体系材料组成，其中，所述热变色体系材料由隐色剂、显色剂和相变材料组成。本发明所得材料实现了对外界热刺激的响应性，通过外部热刺激，实现了结构色与色素色的相互转换。

技术领域

本发明涉及一种基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体，特别涉及基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体的制备方法，属于响应性材料及生色材料的制备领域。

背景技术

光子晶体分为蛋白石结构和反蛋白石结构。反蛋白石结构由于其比表面积大、电荷传输能力强以及尺寸可控，取材更广泛而得到更多研究学者的注意。通常，反蛋白石结构通过模板法制得，以蛋白石结构为模板，将前驱体填充到蛋白石结构的孔隙中，然后去除模板，即可得到相应的反蛋白石结构。基于反蛋白石结构的优点，能够满足更多的应用领域，例如如，吉林大学的宋宏伟研究制备Au修饰的In₂O₃反蛋白结构用于检测糖尿病。(R.Xing,Q.Li,L.Xia,J.Song,L.Xu,J.Zhang,Y.Xie,and H.Song,Au-modified three-dimensionalIn₂O₃ inverseopals:synthesis and improved performance foracetone sensingtoward diagnosis of diabetes,Nanoscale,2015,7,13051-13060)；英国剑桥大学的Jeremy J.Baumberg等人通过将Al掺杂的ZnO反蛋白石结构引入到BiVO₄光电极中来提高水氧化的效率(L.Zhang,E.Reisner,and J.J.Baumberg,Al-doped ZnO inverse opalnetworks as efficient electron collectors in BiVO₄ photoanodes for solarwater oxidation,Energy Environ.Sci.,2014,7,1402-1408)。

与蛋白石结构相似，反蛋白石结构同样具有周期性结构。通过其微观结构与光的相互作用，如干涉、衍射、散射等而产生颜色。反蛋白结构的周期性结构，使得其具有光子禁带，落在光子禁带内的光不能够向任何方向传播，因此可观察到颜色。响应性光子晶体通常是通过基于布拉格衍射的反射波长的变化来实现的。然而，由于内在角度依赖引起的改变会对响应性结果产生影响，使响应性引起的颜色改变难以区分。因此，避免由观察角度引起的颜色改变对响应性光子晶体来说显得至关重要。

发明内容

为了更好的利用光子晶体结构色，本发明提供一种基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体，此种材料将热变色体系充分填充在反蛋白光子晶体材料中，实现热响应性。通过外部热刺激，实现了结构色与色素色的相互转换。利用反蛋白光子晶体的低角度依存特性，使得热刺激所引起的颜色变化得到突出。该方法成本低廉、简单易行，在防伪以及信息隐藏领域具有广阔的应用前景。

一种基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体，所述材料由反蛋白光子晶体及填充于反蛋白光子晶体反蛋白结构孔隙中的热变色体系材料组成，

其中，其中，所述热变色体系材料由隐色剂、显色剂和相变材料组成。

本发明所述基于热变色体系的具有颜色开关功能的热响应光子晶体由反蛋白光子晶体与热变色体系材料复合所得，其中反蛋白光子晶体作为支撑材料，热变色体系作为填充材料贯穿在反蛋白结构中。