[发明专利]聚合蛋白石

说明书

本公开提供了一种包含聚合物和添加剂的聚合蛋白石。所述添加剂包含二维(2D)材料和/或碳纳米管，并且所述聚合物与所述添加剂的重量比为100:0.001至00:0.1。

本发明涉及一种聚合蛋白石。本发明涉及一种生产聚合蛋白石的方法和聚合蛋白石的各种用途。

大自然已经向我们展示了功能材料的不可思议的各种示例。蝴蝶翅膀或蛋白石宝石中的结构色特别迷人。使用由单粒径胶体粒子的高度有序组件组成的合成光子晶体来模拟这种特性，对于一系列新颖和新兴的应用来说是有希望的。对于要求颜色感觉力的胶体光子晶体来说，主要限制因素之一是它们的不透明性质。不透明性的起源是结构无序，从而导致强烈的非相干散射，所述强烈的非相干散射产生散射光以及低折射率对比度。

本发明源于本发明人在生产合成胶体光子晶体方面的各种尝试。

根据本发明的第一方面，提供了一种包含聚合物和添加剂的聚合蛋白石(polymeric opal)，其中所述添加剂包含二维(2D)材料和/或碳纳米管，并且所述聚合物与所述添加剂的重量比为100:0.001至100:0.1。

有利地，本发明人已发现，如在第一方面中所定义的聚合蛋白石是机械上稳健的(robust)、自立式的(free-standing)、柔性的和厚的合成蛋白石，所述蛋白石包含锁定在胶体聚合物晶格中的添加剂。具体地，该添加剂显著地增加了彩虹色(iridescence)并减少了有害的散射，从而产生了强的角度依赖性结构色和可在可见光谱上可逆偏移的阻带。

对于示例中使用的石墨烯和聚合物，100:0.001至100:0.1的重量比对应于约100:0.0005至100:0.05的体积比。

聚合物与添加剂的重量比可以为100:0.002至100:0.08，更优选地100:0.004至100:0.06，100:0.006至100:0.04或100:0.007至100:0.02，最优选地100:0.008至100:0.015或100:0.009至100:0.0125。

替代地或另外地，聚合物与添加剂的体积比可以为100:0.001至100:0.01，更优选地100:0.002至100:0.08或100:0.003至100:0.007，最优选地100:0.004至100:0.006。

添加剂可由2D材料组成。

术语“2D材料”可以指厚度为几纳米或更小的材料。因此，该材料的厚度可以为10nm或更小、5nm或更小或2nm或更小。2D材料可由单层原子构成。可以理解的是，单层可包括多个阶层(strata)。例如，二硫化钼包含夹在两个硫离子平面之间的钼离子平面。或者，石墨烯层中的所有碳原子都位于同一平面中，使得单层石墨烯可以被视为具有一个阶层。因此，单层可包括1个至5个的阶层，优选地1个至3个的阶层。单层原子内的原子可以共价键合到单层原子内的一个或多个其他原子。在单层包括多个阶层的实施方式中，原子可以共价键合到单层原子内的不同阶层中的一个或多个原子。尽管如此，单层原子内的原子可以不共价键合到不在单层原子内的另一个原子。

因此，2D材料可以包括多个层。所述多个层可以彼此相邻。所述多个层可以不通过共价键连接。

2D材料优选地包括多个粒子。

多个粒子的平均厚度可以小于50nm、小于40nm、小于30nm或小于20nm，更优选地小于10nm、小于7.5nm、小于5nm或小于2.5nm，最优选地小于2nm、小于1.5nm或小于1nm。另外或替代地，多个粒子的平均层数可以为1层至20层，更优选地1层至15层或1层至10层，最优选地1层至5层。