[发明专利]一种可用于多色打印的光子晶体纸及其应用

说明书

本发明公开了一种可用于多色打印的光子晶体纸及其应用。光子晶体纸由壳聚糖纳米晶和低分子量阴离子型低聚物通过蒸发诱导自组装成膜制备得到。本发明的光子晶体纸在打印后，利用较强疏水能力的阳离子与阴离子型低聚物交换，从而形成打印区域和非打印区域不同的吸水性，浸润下可以产生不同的波长红移值，达到颜色差异的效果，因此达到彩色打印的效果，克服了现有光子晶体纸只能实现单色打印的问题，光子晶体纸同时还具有信息或图案显隐能力和反复书写能力，可以广泛应用于防伪材料、印刷材料、无污染性染料和多色彩显示材料多种材料制备领域。

技术领域

本发明涉及信息显示材料技术领域，更具体地，涉及一种可用于多色打印的光子晶体纸及其应用。

背景技术

纸张作为一种信息载体，在信息传播发挥重要作用。但是纸张在使用过程中的不可重复性，造成了阅读使用后大量的数目浪费。根据机构统计，目前70％的信息信息储存和传播都依赖于纸张，而纸张的大量浪费，不仅造成浪费与污染，还大量消耗能源与树木。因此研究人员致力于开发具有信息承载与显示的多功能纸张的开发。自然杂志社子刊自然通讯发表了一种基于染料的可重复书写的打印纸，该材料可以在水作为墨水进行显示的信息加载打印。

CN102874002A公开了一种隐形光子晶体印刷方法，提供了一种方法，用于制备隐形信息或图案的光子晶体纸，在干燥状态下背景与打印图案区域衍射波长几乎相同，因此图案隐藏效果好，肉眼不可见，而当材料浸泡在水中时，溶胀能力的差异导致衍射波长差异较大，因此图案显示出来。但目前的光子晶体纸，除了具有新的的擦除与显隐功能外，还不能实现诸如多色打印的能力，只能实现单一色彩的打印以及反射波长调控较为粗糙。因此不能像传统纸张一样具有多种功能用途，这也限制了光子晶体纸的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有光子晶体纸只能实现单色打印的缺陷和不足，提供一种可用于多色打印的光子晶体纸。

本发明的另一目的在于提供一种可用于多色打印的光子晶体纸在制备防伪材料、印刷材料、无污染性染料和多色彩显示材料中的应用。

本发明的再一目的在于提供一种光子晶体纸多色打印方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种可用于多色打印的光子晶体纸，所述光子晶体纸由壳聚糖纳米晶和低分子量阴离子型低聚物通过蒸发诱导自组装成膜制备得到。

其中需要说明的是：

本发明的低分子量阴离子型低聚物是指：含有游离金属阳离子钠离子，聚合物链所带电荷为负电荷，重均分子量在10000以下的聚合物，例如聚对苯磺酸钠、聚丙烯酸钠等。

本发明的壳聚糖纳米晶本身带有正电，低分子量阴离子型低聚物带有负电，两者可以通过静电吸附作用自组装形成虹彩色的薄膜，即得到本发明的光子晶体纸。

其中壳聚糖纳米晶为本发明的光子晶体纸的基本构筑单元，在自组装制备方法中先将壳聚糖纳米晶溶于水溶液中，得到质量分数为3-5％的壳聚糖纳米晶溶液，再与低分子量的阴离子型低聚物进行蒸发诱导自组装成膜，得到反射波长为深蓝色、单色性强的光子晶体膜。

本发明的光子晶体纸可用于多色打印的机理如下：

本发明的光子晶体纸利用壳聚糖纳米晶和阴离子型低聚物的吸水性，在水的浸润下会因为溶胀而发生反射波长的红移。光子晶体纸在打印后，利用较强疏水能力的阳离子与阴离子型低聚物(钠离子)交换，从而形成打印区域和非打印区域不同的吸水性，而壳聚糖纳米晶作为该光子晶体纸的骨架结构，起到载体作用，同时提供结构色。