本发明专利技术一种用于制备胶体晶体的系统及胶体晶体的制备方法，属于胶体晶体制备方法领域。该系统包括：微球注射系统、红外波长热源、金属框架、样品凹槽、金属平台、螺纹轴、金属移动模块、聚四氟乙烯板和驱动电动机，驱动电动机设置在金属框架的左端，螺纹轴与驱动电动机连接，金属移动模块套在螺纹轴上，金属移动模块与金属平台连接，样品凹槽设置在金属平台上，聚四氟乙烯板固定在金属框架的上端并与样品凹槽相接触，所述的驱动电动机旋转驱动螺纹轴带动金属移动模块向右侧移动。本发明专利技术还提供一种胶体晶体的制备方法，改方法能够在较短的时间范围内组装出单一粒径及多粒径复合的胶体晶体模板，且得到的胶体晶体厚度可控、大面积有序。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术，属于胶体晶体制备方法领域。该系统包括：微球注射系统、红外波长热源、金属框架、样品凹槽、金属平台、螺纹轴、金属移动模块、聚四氟乙烯板和驱动电动机，驱动电动机设置在金属框架的左端，螺纹轴与驱动电动机连接，金属移动模块套在螺纹轴上，金属移动模块与金属平台连接，样品凹槽设置在金属平台上，聚四氟乙烯板固定在金属框架的上端并与样品凹槽相接触，所述的驱动电动机旋转驱动螺纹轴带动金属移动模块向右侧移动。本专利技术还提供一种胶体晶体的制备方法，改方法能够在较短的时间范围内组装出单一粒径及多粒径复合的胶体晶体模板，且得到的胶体晶体厚度可控、大面积有序。【专利说明】
本专利技术属于胶体晶体制备方法领域，具体涉及一种用于制备胶体晶体的系统及胶 体晶体的制备方法。
技术介绍
二十一世纪在光子领域中操控光子已成为核心的研究内容，胶体晶体因其特殊的 周期结构，可以作为模板制备反蛋白石结构光子晶体，为光功能材料的结构设计和性能优 化提供了优异手段。 现有的制备胶体晶体常用的方法是垂直沉积法，此方法于1996年由Nagayama K 最先提出，该法是在基片上进行自组装，即简单地将基片垂直浸入含有单分散微球的胶体 溶液中，在基片和溶液表面形成弯液面，当溶剂蒸发时，弯液面下降，微球在毛细力作用下， 在基片表面自组装为周期排列结构，形成胶体晶体（DIMITROV A S，NAGAYAMA K. Continuous Convective, Assembling of Fine Particles into Two-DimensionalArrays on Solid Surfaces. Langmuir, 1996, 12(5) :1303-1311.)。垂直沉积法的优点是：1.制备态的胶 体晶体有序度较高；2.通过胶体溶液的浓度，可控制胶体晶体层数；进而调控层数。 尽管利用此方法自组装生长的胶体晶体品质较好，但也存在以下问题：1.自组装 生长周期较长；需要3-4天时间；2.生长面积受限，盛装胶体溶液的器皿直径决定了生长基 片的宽度；3.自组装生长条件苛刻，生长过程对温度和湿度等环境敏感；4.多粒径复合胶 体晶体难于制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的胶体晶体的制备方法周期长、生长面积受限、多 粒径复合胶体晶体难制备及生长条件苛刻的问题，而提供一种用于制备胶体晶体的系统及 胶体晶体的制备方法。 本专利技术首先提供一种用于制备胶体晶体的系统，该系统包括：微球注射系统、红外 波长热源、金属框架、样品凹槽、金属平台、螺纹轴、金属移动模块、聚四氟乙烯板和驱动电 动机，驱动电动机设置在金属框架的左端，螺纹轴的一端与驱动电动机连接，另一端与金属 框架连接，金属移动模块套在螺纹轴上，金属移动模块与金属平台连接，样品凹槽设置在金 属平台上，聚四氟乙烯板固定在金属框架的上端并与样品凹槽相接触，所述的驱动电动机 旋转驱动螺纹轴带动金属移动模块向右侧移动。 本专利技术所述的系统还包括四颗水平螺丝，所述的四颗水平螺丝设置在金属平台 上，通过调节四颗水平螺丝调节样品凹槽和聚四氟乙烯板之间的距离。 本专利技术所述的微球注射系统用于向样品凹槽内注射微球溶液。 本专利技术所述的红外波长热源为红外线蒸发器。 本专利技术所述的红外波长热源设置在距离样品凹槽10-15cm处。 本专利技术所述的红外波长热源用于照射聚四氟乙烯板与样品凹槽之间形成的凹液 面。 本专利技术还提供一种胶体晶体的制备方法，该方法包括： 步骤一：制备及清洗样品凹槽，将样品凹槽固定在金属平台上，使样品凹槽右侧和 聚四氟乙烯板右侧对齐； 步骤二：开启红外波长热源，使其能够照射聚四氟乙烯板与样品凹槽之间形成的 凹液面； 步骤三：通过微球注射系统向样品凹槽内注射微球溶液，所述的注射速率为 5_20ul/min ; 步骤四：开启驱动电动机，驱动电动机驱动螺纹轴带动金属移动模块向右侧移动， 同时向样品凹槽内注射微球溶液，当样品凹槽左端滑离聚四氟乙烯板时，关闭红外线蒸发 器、微球注射系统和驱动电动机，胶体晶体制备完成；所述的注射速率为l〇-25ul/min，金 属移动模块的移动速度为l-5mm/min。 本专利技术所述的微球溶液是聚苯乙烯、Si02或PMMA微球溶液。 本专利技术所述的聚苯乙烯微球的粒径为535. 4nm。 本专利技术所述的步骤四中注射速率为20ul/min，金属移动模块的移动速度为2mm/ min〇 本专利技术的工作原理 本专利技术提供，该方法通过将 单分散的微球乳液注入到样品凹槽中，微球乳液在疏水的聚四氟乙烯板和经过亲水处理的 基片之间形成弯液面，通过热光源辐照弯液面，同时移动固定样品凹槽的金属平台；当微球 乳液中水分的蒸发速度和样品凹槽平移速度达到动态平衡时，弯液面中的微球乳液在表面 张力和毛细力共同作用下进行自组装过程，形成规则排列的胶体晶体膜。 本专利技术的有益效果 本专利技术首先提供一种用于制备胶体晶体的系统，该系统能够快速有效的制备不同 尺寸的胶体晶体，且制备得到的胶体晶体表面平整，有序度高。 本专利技术还提供一种胶体晶体的制备方法，和现有技术相对比，本专利技术的方法能够 在较短的时间范围内（15-30mins)组装出单一粒径及多粒径复合的胶体晶体模板，且得到 的胶体晶体厚度可控、面积可控、大面积有序，对外界环境要求低。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术用于制备胶体晶体的系统的整体示意图； 图2为本专利技术用于制备胶体晶体的系统的局部放大图； 图3为本专利技术实施例1制备的胶体晶体的外观图； 图4为本专利技术实施例1制备的胶体晶体的表面Sffl图； 图5为本专利技术实施例1制备的胶体晶体的截面SEM图； 图6为本专利技术实施例2制备的胶体晶体的截面Sffl图； 图7为对比例1制备的胶体晶体的截面SEM图； 图8为对比例2制备的胶体晶体的截面SEM图。 图中，1、微球注射系统，2、红外波长热源，3、弯液面，4、金属框架，5、有序胶体晶体 膜，6、样品凹槽，7、金属平台，8、水平螺丝，9、螺纹轴，10、金属移动模块，11、聚四氟乙烯板， 12、驱动电动机。 【具体实施方式】 本专利技术首先提供一种用于制备胶体晶体的系统，如图1所示，该系统包括：微球注 射系统1、红外波长热源2、金属框架4、样品凹槽6、金属平台7、螺纹轴9、金属移动模块10、 聚四氟乙烯板11和驱动电动机12,所述的驱动电动机12设置在金属框架4的左端，螺纹轴 8的一端与驱动电动机12连接，另一端与金属框架4连接，金属移动模块10套在螺纹轴9 上，金属移动模块10的上端通过螺丝固定在金属平台7上，金属平台7用于固定样品凹槽 6,样品凹槽6设置在金属平台7上，聚四氟乙烯板11固定在金属框架4的上端并与样品凹 槽6相接触，所述的驱动电动机12旋转驱动螺纹轴9带动金属移动模块10向右侧移动，由 于金属移动模块10与金属平台7固定连接，当金属移动模块10向右侧移动时，带动金属平 台7上的样品凹槽6也向右侧移动。 图2为本专利技术用于制备胶体晶体的系统的局部放大图，本专利技术所述的系统还包括 四颗水平螺丝8,所述的四颗水平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备胶体晶体的系统，其特征在于，该系统包括：微球注射系统(1)、红外波长热源(2)、金属框架(4)、样品凹槽(6)、金属平台(7)、螺纹轴(9)、金属移动模块(10)、聚四氟乙烯板(11)和驱动电动机(12)，驱动电动机(12)设置在金属框架(4)的左端，螺纹轴(9)的一端与驱动电动机(12)连接，另一端与金属框架(4)连接，金属移动模块(10)套在螺纹轴(9)上，金属移动模块(10)与金属平台(7)连接，样品凹槽(6)设置在金属平台(7)上，聚四氟乙烯板(11)固定在金属框架(4)的上端并与样品凹槽(6)相接触，所述的驱动电动机(12)旋转驱动螺纹轴(9)带动金属移动模块(10)向右侧移动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥东，鲁铭，李海波，于兆亮，华杰，曲晓慧，李维岩，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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