一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法，属于光子晶体结构色制备技术领域。取平均粒径为310±10nm SiO2微球，配制浓度为1-3wt％的SiO2胶体溶液，超声分散2-4h；将清洗过的基片垂直固定在超声分散的SiO2胶体溶液中，放入干燥箱中，控制干燥时间为24-30h，干燥温度为40-65℃；采用蒸镀仪在组装好的SiO2胶体晶体膜表面镀厚度为5-10nm的碳膜，提供了一种光吸收背景，使其在光子禁带的反射率增强，而对禁带以外波长的反射率降低，吸收了杂散光，宏观上呈色表现为低角度依赖性，呈现单一蓝色，不再是彩虹色。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光子晶体结构色制备
，特别涉及一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法。
技术介绍
结构色是当光线照射到物体表面的时候，通过可见光与物质的物理上的微观结构发生相互作用，产生的对某些波长的选择性反射和透射的效应，导致我们感知到颜色。结构色现象在自然界中并不少见，比如蓝色的天空源自瑞利散射，水面上油渍的颜色源自薄膜干涉，彩虹源自折射等。结构色与物质微结构和材料性质有关，只要产生结构色的微结构极其材料的物理性质不变，结构色永不褪色。结构色是运用结构产生颜色，比色素更环保，结构色通常具有虹彩效应，所以，在替代传统色剂、防伪和装饰领域有着很广阔的应用前景。常见的胶体晶体主要有聚苯乙烯胶体晶体，聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体和SiO2胶体晶体。SiO2胶体晶体以其制备工艺简单，不需要特殊的设备，制备过程不会造成任何环境污染在结构色应用方面具有潜在的优势。目前，胶体晶体的制备方法主要有电子微加工法、激光全息法和胶体自组装法等。物理制备方法一般较为复杂、费时、成本高，又需要多个步骤才能完成。相比之下，胶体自组装法是一种简单、快速和廉价的化学制备方法。然而，胶体自组装法制备的SiO2胶体晶体结构不可避免的会引入一些随机的缺陷，比如堆垛层错、粒子的缺失、取向的不可控制和位错等，这些随机缺陷会降低禁带的反射率，散射禁带以外波长的光。目前，人工合成的SiO2胶体晶体膜通常在特定的角度反射出彩虹色，有一定的角度依赖性，也就是说SiO2胶体晶体膜的颜色不是一成不变的，会根据观察者入射光角度的不同而呈现不同的颜色，因而限制了它在防伪和装饰领域的应用。如何获得明确的单一颜色，而不是彩虹色，成为今后的一个重点研究方向。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法，以解决目前SiO2胶体晶体膜呈色具有角度依赖性，呈现彩虹色，不能获得明确的单一蓝色的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法，包括如下步骤：(1)取平均粒径为310±10nmSiO2微球，放入乙醇中搅拌均匀，配制浓度为1-3wt％的SiO2胶体溶液，超声分散2-4h；(2)用去离子水清洗基片，然后分别在去离子水和乙醇中超声清洗30-90min后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的SiO2胶体溶液中，放入烘箱中24-30h缓慢烘干得到组装好的SiO2胶体晶体膜，烘干温度为40-65℃；(3)将从烘箱中取出的SiO2胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，使SiO2胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即可得到单一蓝色SiO2胶体晶体膜。所述基片为玻璃基片、金属基片、有机基片等。所述步骤(3)中，通过控制镀膜电流和碳丝的粗细实现对SiO2胶体晶体膜表面的碳膜厚度的控制。例如，设置镀膜电流为60mA。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所得的单一蓝色SiO2胶体晶体膜微观上呈现高质量的密排六方结构，由于该胶体晶体膜表面喷涂了一层很薄的碳膜，提供了一种光吸收背景，使其在光子禁带的反射率增强，对禁带以外波长的反射率降低，同时吸收了杂散光，宏观上呈现单一蓝色(R:27G:79B:147；C:100％M:60％Y:0％K:15％)，不再是彩虹色。(2)本专利技术所得的单一蓝色SiO2胶体晶体膜无毒、永不退色，是一种环境友好材料，同时，该胶体晶体膜具有不可复制性，在防伪和装饰领域有着广阔的应用前景。(3)本专利技术所得的单一蓝色SiO2胶体晶体膜制备工艺简单，不需要特殊的设备，制备过程不会造成任何环境污染。附图说明图1和图2是本专利技术组装后的蓝色SiO2胶体晶体膜微观形貌图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。本专利技术一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法，包括如下步骤：(1)取少量单分散性、均一性良好的平均粒径为310±10nmSiO2微球，放入一定量的乙醇中搅拌均匀，配制浓度为1-3wt％的SiO2胶体溶液，超声分散2-4h；(2)用去离子水清洗基片，然后分别在去离子水和乙醇中超声清洗30-90min后烘干备用。将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的SiO2胶体溶液中，将其移入干燥箱中，控制干燥时间为24-30h，温度为40-65℃；(3)将从烘箱中取出的已经组装好的SiO2胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，设置镀膜电流为60mA，通过碳丝的粗细来调整碳膜的厚度，使SiO2胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即可得到单一蓝色SiO2胶体晶体膜。本专利技术得到的单一蓝色SiO2胶体晶体膜如图1和2所示，可见其微观上呈现高质量的密排六方结构，宏观上呈色表现为低角度依赖性，呈现单一蓝色，不再是彩虹色。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取平均粒径为310±10nm SiO2微球，放入乙醇中搅拌均匀，配制浓度为1‑3wt％的SiO2胶体溶液，超声分散2‑4h；(2)用去离子水清洗基片，然后分别在去离子水和乙醇中超声清洗30‑90min后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的SiO2胶体溶液中，放入烘箱中24‑30h缓慢烘干得到组装好的SiO2胶体晶体膜，烘干温度为40‑65℃；(3)将从烘箱中取出的SiO2胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，使SiO2胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5‑10nm，即可得到单一蓝色SiO2胶体晶体膜。

【技术特征摘要】
1.一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，
包括如下步骤：
(1)取平均粒径为310±10nmSiO2微球，放入乙醇中搅拌均匀，配制
浓度为1-3wt％的SiO2胶体溶液，超声分散2-4h；
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在去离子水和乙醇中超声清洗
30-90min后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的SiO2胶体溶
液中，放入烘箱中24-30h缓慢烘干得到组装好的SiO2胶体晶体膜，烘干温
度为40-65℃；
(3)将从烘箱中取出的SiO2胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉丽，王秀锋，刘派，伍媛婷，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61