[发明专利]一种可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜及其制备方法，该可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜由SiO₂微球组成的反蛋白石结构构成，且在微球之间填充有聚硅氧烷类高分子。本发明工艺过程简单，成本低廉，环保无毒，克服了非晶光子晶体结构色薄膜易碎裂、稳定性差的缺点，且拥有莲花自清洁效应，可适用于各种户外场合，具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明涉及非晶光子晶体结构色薄膜技术领域，具体涉及一种可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜及其制备方法。

背景技术

光子晶体结构色由于其永不褪色的特性受到广泛关注，结构色是由于一些仿生结构(例如蝴蝶翅膀)通过各类光学现象产生的，相比于传统的石墨和颜料，具有广泛的应用前景。

而目前光子晶体结构色分为两种。一种是具有周期性的规整结构，但有明显角度依赖的彩虹色结构色，颜色会随着观察的角度变化而变化，具有很大的局限性。而另一种是非晶光子晶体，它是由于“缺陷态”结构导致的长程无序，短程有序的非晶光子晶体，其结构色不随观察角度的变化而变化，从而更能满足结构色在更多领域中的应用。如伊兹密尔理工学院的G将通过离心形成的含有小的聚集SiO₂微球域的悬浮液倒入蒸发皿进行自组装，获得非晶光子晶体结构色薄膜。G,Güner T,Demir M M.Non-iridescentstructural colors from uniform-sized SiO₂colloids.Photonics andNanostructures-Fundamentals and Applications,2018,29:22-29.)但由于非晶光子晶体结构的易碎裂和稳定性差的缺点，限制了其结构色在户外环境的应用。因此，可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜的研究具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜及其制备方法，此种非晶光子晶体结构色薄膜，不仅有莲花自清洁效应，同时还具备高机械强度，可适用于各种户外环境。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜，该可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜具有反蛋白石结构，其主体骨架由SiO₂微球和聚硅氧烷类高分子填充。

所述的可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将SiO₂微球与聚合物微球均匀分散于乙醇和去离子水的混合溶液中，45～55℃下于食人鱼洗液处理过的玻璃基板表面自组装，得到双尺寸复合蛋白石薄膜；

2)将步骤1)中所得双尺寸复合蛋白石薄膜置于马弗炉中煅烧去除聚合物微球，得到SiO₂反蛋白石薄膜；

3)在保护气氛下，称取聚二甲基硅氧烷与二苯基甲烷二异氰酸酯，混合均匀后升温至70～90℃，再加入四氢呋喃聚醚，搅拌反应6～9h后，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷，封端反应0.5～1h，得到聚硅氧烷-聚氨酯嵌段预聚体；

4)将聚二甲基硅氧烷、步骤3)所得聚硅氧烷-聚氨酯嵌段预聚体、固化剂和正己烷混合均匀后得到填充液，将步骤2)所得SiO₂反蛋白石薄膜在填充液中浸渍提拉2～3次，热固化得到可户外使用的非晶光子晶体结构色薄膜。

步骤1)中，所述聚合物微球为聚苯乙烯微球、聚丙烯酰胺微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球中任意一种。

步骤1)中，所述聚合物微球粒径为250～450nm。

步骤1)中，SiO₂微球与聚合物微球粒径比为1:(13～26)。