[发明专利]具有温度/电压响应变色的柔性光子晶体材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有温度/电压响应变色的柔性光子晶体材料，其特征在于，是由三层薄膜材料组成的复合材料，这三层薄膜材料依次为聚对苯二甲酸乙二醇酯-氧化铟锡薄膜层、温敏/电压多响应光子晶薄膜层和聚对苯二甲酸乙二醇酯-氧化铟锡薄膜层；其中:

所述温敏/电压多响应光子晶体薄膜层，是将温敏微胶囊、电致变色材料和分散介质与聚合物微球共混得到的高粘度浆糊状固体，通过对高粘度浆糊状固体实施剪切诱导规整加工技术使聚合物微球和温敏微胶囊规整排列，从而形成三维蛋白石光子晶体结构；其中电致变色材料均匀分散其中；通过调整聚合物微球构筑单元的粒径和混合不同颜色变化的温敏微胶囊，电致变色材料产生不同的色素色和结构色的叠加效应，从而使温敏、电压多响应变色光子晶体薄膜在不同温度、电压下具有不同的颜色和亮度变化效果；

其中，所述聚合物微球是一种硬核软壳微球，包括具有高玻璃化转变温度的交联硬核层、具有低玻璃化转变温度的软壳层以及连接核层和壳层的中间层；该三层结构微球通过逐步乳液聚合的方法制备得到。

2. 根据权利要求1所述的柔性光子晶体材料，其特征在于，所述的交联硬核层由苯乙烯和 1 ,4-丁二醇二丙烯酸酯单体共聚而成；所述的软壳层由丙烯酸酯类单体共聚而成；其中，共聚单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯中的一种或几种；软壳层和交联硬核层由中间层连接，中间层材料由丙烯酸酯类单体和交联剂共聚而成；其中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或几种，交联剂为二乙烯基苯、丙烯酸丁酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1 ,4-丁二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。

3. 根据权利要求2所述的柔性光子晶体材料，其特征在于，所述聚合物微球的粒径为20纳米~600纳米；每一合成阶段的聚合物微球的单分散性应在 0.5%~5%之间。

4.根据权利要求1-3之一所述的柔性光子晶体材料，其特征在于，所述温敏微胶囊是一类对温度具有良好响应性的物质，颜色变化包括：白色—红色、白色—绿色或白色—黄色。

5. 根据权利要求4所述的柔性光子晶体材料，其特征在于，所述温敏微胶囊的粒径在0.1 微米~100 微米之间；

所述温敏微胶囊颜料选用由三聚氰胺甲醛树脂、溶剂以及相应温致变色有机分子组成的复合物；其中，所述温致变色有机分子为螺吡喃类、螺噁嗪类、苯并吡喃类、俘精酸酐类的一种或几种。

6. 根据权利要求5所述的柔性光子晶体材料，其特征在于，所述电致变色材料是一类对电压具有良好响应性的物质，颜色变化包括：无色—红色、无色—黄色、无色—绿色、无色—紫色、无色-蓝色；所述电致变色材料为WO₃、NiO、 IrO₂、 MnO₂、Co₃O₄、普鲁士蓝、紫精类衍生物的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的柔性光子晶体材料，其特征在于：

所述温敏微胶囊颜料的量为聚合物微球固体质量的 0.01%~70%；

所述电致变色材料的量为聚合物微球固体质量的 0.01%~20%；

所述电致变色材料的驱动电压为0.1 V~100 V。

8.根据权利要求1所述的柔性光子晶体材料，其特征在于，所述分散介质为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。

9.如根据权利要求1-8之一所述柔性光子晶体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下:

（1）冷冻干燥：将通过逐步乳液聚合合成的硬核软壳粒子在冷冻干燥机中进行冻干除水；

（2）共混：将冻干得到的光子晶体粒子粉末和温敏微胶囊、电致变色材料、分散介质共混，通过快速搅拌、热压得到均匀的高粘度光子晶体固体共混物；

（3）规整：将得到的复合薄膜置于规整设备上，在一定温度下，利用双辊转动提供的剪切力，对复合薄膜进行剪切，诱导薄膜中微球和温敏微胶囊有序排列，从而使其以密堆积的方式排列于微球壳层形成的基质中，形成光子晶体结构，同时电致变色材料均匀分散在基质中，使得色素色与结构色均匀地复合。