[发明专利]一种SiO2

说明书

本发明公开了一种SiO₂光子晶体结构色涂层及其制备工艺，以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，以氯化钠为改性剂，在常温下反应，得到改性SiO₂悬浮液，配制低温釉料并施釉于陶瓷基底上，得到的氧化硅球体颗粒经过烘干、自组装沉积及热处理后，获得SiO₂光子晶体陶瓷釉。该方法工艺简单、周期短、设备简单、烧成温度较低，使得成本较低，所得釉料具有结构色，附着力好，有利于拓宽结构彩色膜的应用领域。

技术领域

本发明属于光子晶体技术领域，特别涉及一种SiO₂光子晶体结构色涂层及其制备工艺。

背景技术

光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性结构，又称为PBG光子晶体结构，是一类对特定波长的光的传播起选择性抑制或调制作用的材料。光子晶体由于其周期性的有序排列，能够产生光子带隙和光子局域，从而抑制或调控光在其中的传播以产生结构色。传统的陶瓷琉璃根据颜色常需要添加不同的金属离子，这会导致有毒有害成分的引入，增加生产成本。结构色具有色彩饱和度高、环保、具有彩虹效应等优点。此外，除非光子晶体的有序微观结构被破坏，否则光子晶体的颜色几乎不会褪色。但目前研制的结构色釉普遍具有与陶瓷衬底结合力差，不方便保存的缺点，严重限制了其运用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SiO₂光子晶体结构色涂层及其制备工艺，其工艺简单、周期短，且对设备要求简单，所得结构色釉色彩较好，且烧结温度降低提高流动性，增强结构色釉的附着力，不易脱落。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种SiO₂光子晶体结构色涂层的制备工艺，以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，以氯化钠为改性剂，在常温下反应，得到改性SiO₂悬浮液，其中二氧化硅胶体球表面荷电。配制低温釉料并施釉于陶瓷基底上，烘干之后浸入所述改性SiO₂悬浮液通过自组装沉积制备光子晶体，然后热处理得到SiO₂光子晶体结构色釉。

具体地，取50mL的无水乙醇等分为两份，一份加入正硅酸乙酯，配成8-12Vol％的正硅酸乙酯乙醇溶液，记为溶液A；另一份按氨水及NaCl标准溶液体积比为7:4加入共5-6mL氨水及NaCl标准溶液并记为溶液B；将溶液B缓慢加入到溶液A中，搅拌反应20h～22h，获得稳定悬浮液并将得到的悬浮液离心清洗，得到改性SiO₂悬浮液。

将三聚磷酸钠、羧甲基纤维素和硼酸玻璃熔块混料球磨，250～300目过筛并使筛余量小于0.5％后，加去离子水调制浆料并保持含水量为40～42％。

所述三聚磷酸钠、羧甲基纤维素和硼酸玻璃熔块的质量比为(0.3～0.5)：(1～2)：(98.0～98.5)，球：料：水的质量比为2：1：1，混料球磨5～7h。

将釉料通过丝网印刷均匀刷Al₂O₃陶瓷片上，在100℃～120℃下烘干，再把陶瓷片垂直浸在改性SiO₂微球悬浮液中，在40～60℃的烘箱内通过垂直沉积法自组装制备光子晶体，在600℃～800℃下对材料进行热处理，得到光子晶体结构色釉。

本发明还要求保护采用上述SiO₂光子晶体结构色涂层制备工艺制备得到的SiO₂光子晶体结构色涂层。

与现有技术相比，本发明有效利用NaCl改性SiO₂胶体球为单分散球体颗粒，球形完整，几乎没有有团聚或形变，粒径分布均匀，提高了SiO₂单分散球体的表面电荷密度，有效增强二氧化硅胶体球间的静电排斥作用，从而改善胶体晶体的周期性有序结构。这种方法制备周期短，成本低，反应条件温和不会产生二次污染。

附图说明