[发明专利]一种单层密排微球薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种单层密排微球薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)采用无水乙醇制备微球胶体溶液；(2)将微球胶体溶液进行超声分散，使微球胶体溶液中的微球呈单分散状态，得到超声分散后的微球胶体溶液；(3)将步骤(2)所得的超声分散后的微球胶体溶液均匀滴加到基片表面，得到微球溶液的基片；(4)将微球溶液的基片放置于电磁振动台表面，并将振动台设置为混合振动模式，进行混合振动处理，有机分散剂自然挥发，得到单层密排微球薄膜。本发明的方法具有操作简单，成本低，成膜质量高的优点。该方法能够制备大面积高质量单层密排微球薄膜，是制备微球薄膜的一种通用方法，适用且不限于PS、SiOsubgt;2/subgt;微球。

技术领域

本发明涉及光学及材料制备领域，具体为一种单层密排微球薄膜的制备方法。

背景技术

自从光子晶体概念被提出以来，国内外学者对光子晶体进行了大量研究。光子晶体是一种介电常数呈周期性变化的特殊介电结构，这种结构可以使特定频率的光在其中传播时发生布拉格散射，从而禁止特定波段的光通过，通过控制其结构参数，就可以获得不同色相的颜色。结构色具有高亮度、高饱和度、永不褪色等优点，研究人员采用各种方法复制这种结构。随着现代材料技术发展，国内外将薄膜技术与微纳米材料技术结合，通过特定的微纳结构对光的衍射、散射和干涉效应来实现显色效果。中国专利(CN 108341600 A)公开了一种在玻璃表面制备单层SiO₂微球薄膜的方法，主要通过旋涂法在玻璃基底表面制备表面覆盖率81％的单层SiO₂微球薄膜。该方法难以有效地制备大面积的单层SiO₂微球薄膜，而且薄膜存在较大的孔洞。中国专利(CN 110128685 A)公开了一种大面积高质量单层PS微球薄膜的溶液自组装方法，主要采用1-丁醇和乙醇混合液稀释高浓度的PS微球溶液，在稀释过程中加入了少量的NaCl降低微球之间的静电力。该方法制备单层SiO₂微球薄膜中引入了1-丁醇和NaCl杂质，且SiO₂微球之间存在较大间隙，是非紧密排列的。中国专利(CN112724438 A)公开了一种胶体微球单层薄膜的自组装制备方法及其装置，在水槽中将胶体微球与酒精的混合液滴入表面有一层去离子的玻璃片上，得到胶体微球单层薄膜，实验设备和流程较为复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种大面积单层密排微小球薄膜的制备方法。所述方法为一种在玻璃基片或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面制备大面积单层聚苯乙烯(PS)、SiO₂微球薄膜的方法。将稀释的微球溶液滴入玻璃基片(或PET)表面，利用振动台对基片进行水平/垂直方向混合振动，单分散胶体微球通过自然沉降方式快速自组装，形成密堆排列的单层微球薄膜。该方法是一种制备微球薄膜的通用方法，适用于制备大面积高质量PS、SiO₂微球薄膜，且不限于制备PS、SiO₂微球薄膜。

本发明中术语“大面积”是指面积为1～20平方厘米。

本发明中术语术语“密排”是指相邻微球之间的距离为1.01～1.2倍微球直径。

本发明中，微球的直径为5～20微米。

本发明中，薄膜的厚度为单个微球直径，即5～20微米。

本发明采用如下技术方案：一种单层密排微球薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用无水乙醇制备微球胶体溶液；

(2)将微球胶体溶液进行超声分散，使微球胶体溶液中的微球呈单分散状态，得到超声分散后的微球胶体溶液；

(3)将步骤(2)所得的超声分散后的微球胶体溶液均匀滴加到基片表面，得到微球溶液的基片；

(4)将微球溶液的基片放置于电磁振动台表面，并将振动台设置为混合振动模式，进行混合振动处理，有机分散剂自然挥发，得到单层密排微球薄膜。