[发明专利]一种高亮度生色薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及生色新材料制备领域，公开了一种高亮度生色薄膜及其制备方法与应用。所述高亮度生色薄膜包括基底和至少一层光子晶体层；所述基底的反射率大于等于10％；所述光子晶体层由纳米粒子在所述基底的表面经自组装而形成；所述纳米粒子的粒径为50‑1500nm。该生色薄膜亮度高，在不同角度下能够观察到不同的颜色，所述生色薄膜的制备方法环保、简单且成本低，在防伪、显示和传感等领域有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及生色新材料制备领域，具体涉及一种高亮度生色薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

自然界的颜色可归为两大类：化学色和结构色。化学色从本质上来讲是因为材料分子中价电子的跃迁，没有角度依赖性，如色素、染料等。与化学色不同，结构色是光和物质结构相互作用产生的颜色，具有角度依赖的特点。相较于染料而言，结构色更加稳定、环保，且不会褪色。光子晶体由于具有排列规整的周期性微纳结构，因此可以产生绚丽的结构色，如蝴蝶翅膀、孔雀羽毛等。

CN104418972A公开了一种光子晶体胶囊颜料及其制备方法和应用，所述的光子晶体胶囊颜料是由粒径为100-1500nm的单分散小球与共组装材料进行共组装而成，可以制备单一颜色的纯度高且为全色系的光子晶体胶囊颜料。但是，由于非相干散射的存在，光子晶体产生的结构色的亮度和饱和度通常不够高。

因此，为了提高光子晶体的亮度和饱和度，人们将强吸收性材料引入光子晶体中。CN110449329A公开了一种超疏水性非虹彩结构色薄膜的制备方法，通过将黑色纳米颗粒、疏水后的胶体微球乳液按一定比例分散于乙醇中形成乳液，制备了具有高饱和度的非虹彩结构色材料，借助黑色纳米颗粒对无序光学结构引起的非相干散射光的吸收作用显著提高了非虹彩结构色材料的色彩饱和度。但是强吸收材料的加入，导致了生色薄膜亮度的降低。

另外，Microscopic Interference Full-Color Printing UsingGrayscale-Patterned Fabry-Perot Resonance Cavities.Advanced Optical Materials,2017,5(10):1700029中报道，采用构筑Fabry-Perot谐振腔的方法可以得到亮度和饱和度较高的结构色。原因在于光在谐振腔中发生多次干涉产生共振，可提高颜色的纯度和亮度，但这种方法需要使用重金属，不够环保，且加工过程较为复杂。

CN108608690A公开了一种生色复合薄膜的制备方法，所述生色复合薄膜为一维薄膜和胶体光子晶体薄膜在基底上依次堆叠而形成的复合光学结构材料，其中，所述一维薄膜为单层干涉薄膜或一维光子晶体薄膜。然而该生色复合薄膜所产生的结构色的饱和度较高，但是其亮度较低。

因此，亟需提供一种能够通过简单的方法得到具备高亮度特性的生色薄膜，且成本低廉、制备方法环保。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的生色薄膜亮度低且制备方法复杂的问题，提供一种高亮度生色薄膜，该生色薄膜亮度高，在不同角度下能够观察到不同的颜色，所述生色薄膜的制备方法环保、简单且成本低，在防伪、显示和传感等领域有着潜在的应用价值。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种高亮度生色薄膜，其中，所述薄膜包括基底和至少一层光子晶体层；

所述基底的反射率大于等于10％；

所述光子晶体层由纳米粒子在所述基底的表面经自组装而形成；

所述纳米粒子的粒径为50-1500nm。

本发明第二方面提供一种本发明所述的高亮度生色薄膜的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：利用自组装方法实现纳米粒子在基底表面组装，即得所述高亮度生色薄膜。

本发明第三方面提供一种本发明所述的高亮度生色薄膜的应用。