本发明专利技术公开了一种抗UV线/红外及增强颜色与色牢度的光子晶体材料(包括涂层、薄膜、粉末、纤维等形态)，该材料具备蛋白石型或反蛋白石型光子晶体结构，其中，蛋白石型结构光子晶体中色素均匀分布在微球上面，调整其反射峰波长使其分别落在紫外、可见及红外区域，从而分别起到抗紫外线、增强颜色及调控温度的作用；反蛋白石型结构光子晶体中，色素均匀分布在填充材料中，调整其反射峰波长使其分别落在紫外、可见及红外区域，从而分别起到抗紫外线、增强颜色及调控温度的作用。由于本发明专利技术原料易取，实现方法简单(无基底选择性、成功率高)，功能针对性强，具备广泛的应用和极强的实际推广价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料研发制备领域，尤其涉及一种抗UV线/红外及增强颜色与色牢度的光子晶体材料。
技术介绍
结构色又称物理色，是通过光与材料的微观有序结构进行干涉、衍射、散射等而显出的颜色。例如，蛋白石色彩缤纷的外表并不是因为它含有色素，而是与蛋白石的亚微米级SiO2形成的微观有序的光子晶体结构有关，几何上的周期性使得某一特定波段的光在其光子带隙间发生干涉、衍射、色散等，从而反射出特定波长的光。但是，在实际应用中，光子晶体仍具有其固有的缺陷：角度依赖性强，即随着人视线角度的变化，光子晶体将会显示出不同的颜色，在大多数应用中，理想的着色剂应该是颜色单一的，即颜色不会随着人视线角度的变化而变化。为克服光子晶体结构色的单一性缺陷，专利CN102702791A中报道了一种利用在微球间的缝隙中填充黑色染料的方法制备的蛋白石结构型光子晶体结构生色材料，利用黑色染料吸收光子晶体禁带光外的其余的透射光及背景光，以期获得较为艳丽的颜色及较好的单一性。由于黑色染料吸光程度高、几乎能够吸收全波段的可见光(450nm-750nm)，在达到光子晶体颜色单一的同时，也会吸收部分光子禁带光，从而使得结构色得光谱强度整体降低，造成颜色暗淡。且在该专利中，黑色染料的填隙方式(如图1所示)会影响微球排列的有序度(出现更多的位错或者别的缺陷)，使得光子晶体的反射效果不理想，同时填充在蛋白石型微球间的黑色染料容易出现泄漏的问题，影响到材料的色牢度。除了颜色的基本要求外，商品市场的全球趋势是发展和制造多功能高附加值的着色商品，如颜色亮度可控、抗UV线、防老化、自动温度调节等。因而，寻找一种颜色强度高、又有极强着色牢度与高附加值的材料，成为了商品生产厂商乃至消费者共同的诉求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能克服
技术介绍
所存在缺陷的一种抗UV线/红外及增强颜色与色牢度的光子晶体材料。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种光子晶体材料，其形态呈涂层状、薄膜状、粉末状或纤维状，其具有由单分散的胶体粒子自组装而成的蛋白石型光子晶体结构,所述光子晶体结构中均匀分布有彩色色素，所述胶体粒子表面接枝有丙烯酸支链，在所述丙烯酸支链的作用下所述彩色色素均匀地包覆在所述胶体粒子表面。优选地，所述彩色色素的颜色为根据可见光波长范围(380nm-750nm)而划分的六种颜色之一，具体为紫色(380nm-450nm)、蓝色(450nm-495nm)、绿色(495nm-570nm)、黄色(570nm-590nm)、橘色(590nm-620nm)及红色(620nm-750nm)中的一种，所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，所述主反射峰的波长范围需对应于所添加的彩色色素的颜色，以消除光子晶体颜色的角度依赖性，增强其颜色的鲜艳度和单一性，具体为：优选地，所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，使其波长落入紫外线的波长范围(10nm-380nm)内，从而对紫外线进行反射和阻挡，以对分布在所述光子晶体中的色素以及光子
晶体所附着的基质/产品起到紫外线防护作用。优选地，通过调整光子晶体结构的层数调节光子晶体材料的颜色强度，随着光子晶体结构的层数增加，光子晶体材料的反射强度呈线性增加，其颜色强度随之增加。优选地，所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，使其波长落入红外线的波长范围(750nm-1000um)内，从而对红外线进行反射和阻挡，起到调节温度的作用。一种光子晶体材料，其为以蛋白石型光子晶体为模板，将填充材料的前驱体溶液填充到所述模板的间隙中，或者将两者按适当比例直接混合，待填充材料固化后去除所述模板而获得的具有规则排列的球形空气孔的反蛋白石型光子晶体，其形态呈涂层状、薄膜状、粉末状或纤维状，所述填充材料的前驱体溶液由彩色色素溶液与填充材料溶液按(0.001-0.1)∶1的质量比复合而成。优选地，所述彩色色素的颜色为根据可见光波长范围(380nm-750nm)而划分的六种颜色之一，具体为紫色(380nm-450nm)、蓝色(450nm-495nm)、绿色(495nm-570nm)、黄色(570nm-590nm)、橘色(590nm-620nm)及红色(620nm-750nm)中的一种，且所述彩色颜色应与所述光子晶体的反射峰的波长相匹配，以消除三维光子晶体颜色的角度依赖性，增强其颜色的鲜艳度和单一性，具体为：优选地，所述光子晶体依据其模板的胶体粒子的粒径大小和填充材料的折射率以及伸缩率调整其主反射峰的波长范围，使其波长落入紫外线的波长范围(10nm-380nm)内，从而对紫外线进行反射和阻挡，以对分布在所述光
子晶体中的色素以及光子晶体所附着的基质/产品起到紫外线防护作用。所述反射峰的波长依据组成光子晶体的填充材料的折射率及空气孔的孔径控制调整，所述空气孔的孔径要根据模板中微球的粒径、填充材料的伸缩率来确定。优选地，通过调整光子晶体结构的层数调节光子晶体材料的颜色强度，随着光子晶体结构的层数增加，光子晶体材料的反射强度呈线性增加，其颜色强度随之增加。优选地，所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，使其波长落入红外线的波长范围(750nm-1000um)内，从而对红外线进行反射和阻挡，起到调节温度的作用。采用上述技术方案后，本专利技术与
技术介绍
相比，具有如下优点：1、在蛋白石结构型光子晶体的胶体粒子上接枝丙烯酸支链，以绊住其周围的彩色色素，防止色素泄漏，并避免色素无序的填隙方式影响胶体粒子排列的有序度；2、调整材料的反射峰波长以获得颜色增强或其余高附加值的材料：当反射峰的波长落在可见光区域时，针对相应波长添加对应颜色的色素，提升光谱强度，并实现颜色的单一性，使其无角度依赖；当调整反射峰的波长使其落在紫外线波长区域时，能有效反射紫外线，保护材料中的色素及材料所附着的基质；当反射峰的波长落在红外区域时，能有效反射和阻挡红外线，调控温度；3、利用有选择性的彩色色素提升了反蛋白石型光子晶体材料的颜色强度，填补了光子晶体在反蛋白石型结构上的空白；4、可增加材料中光子晶体结构的层数以进一步提升材料的颜色强度；5、扩展了材料的用途：由于其反射波长在红外、紫外及可见光区域可调，适用于汽车喷漆、墙体粉刷、纺织印染、化妆品、抗紫外线材料、抗红外线材料等多个领域。附图说明图1为传统蛋白石型光子晶体与色素结合示意图；图2为本专利技术蛋白石型光子晶体与色素结合示意图；图3为不同形态及不同结构的材料的SEM图；图4为具备蛋白石型光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜与无光子晶体结构的薄膜的光谱曲线对比图；图5为添加绿色色素与添加黑色色素的光子晶体反射率对比图；图6为具备反蛋白石型光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜与无光子晶体结构的薄膜的光谱曲线对比图；图7为具备蛋白石型光子晶体结构与不具备光子结构的涂层材料在添加等量色素后的色牢度测试图；图8为具备反蛋白石型光子晶体结构与不具备光子结构的涂层材料在添加等量色素后的色牢度测试图；图9为具备蛋白石型光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料随光子晶体结构增加而颜色增强的反射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光子晶体材料，其特征在于：其形态呈涂层状、薄膜状、粉末状或纤维状，其具有由单分散的胶体粒子自组装而成的蛋白石型光子晶体结构,所述光子晶体结构中均匀分布有彩色色素，所述胶体粒子表面接枝有丙烯酸支链，在所述丙烯酸支链的作用下所述彩色色素均匀地包覆在所述胶体粒子表面。
【技术特征摘要】
1.一种光子晶体材料，其特征在于：其形态呈涂层状、薄膜状、粉末状或纤维状，其具有由单分散的胶体粒子自组装而成的蛋白石型光子晶体结构,所述光子晶体结构中均匀分布有彩色色素，所述胶体粒子表面接枝有丙烯酸支链，在所述丙烯酸支链的作用下所述彩色色素均匀地包覆在所述胶体粒子表面。2.根据权利要求1所述的一种光子晶体材料，其特征在于：所述彩色色素的颜色为根据可见光波长范围(380nm-750nm)而划分的六种颜色之一，具体为紫色(380nm-450nm)、蓝色(450nm-495nm)、绿色(495nm-570nm)、黄色(570nm-590nm)、橘色(590nm-620nm)及红色(620nm-750nm)中的一种，所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，所述主反射峰的波长范围需对应于所添加的彩色色素的颜色，以消除光子晶体颜色的角度依赖性，增强其颜色的鲜艳度和单一性，具体为：反射峰波长(nm)380-450450-495495-570570-590590-620620-750结构色紫色蓝色绿色黄色橘色红色彩色色素颜色紫色蓝色绿色黄色橘色红色3.根据权利要求1所述的一种光子晶体材料，其特征在于：所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，使其波长落入紫外线的波长范围(10nm-380nm)内，从而对紫外线进行反射和阻挡，以对分布在所述光子晶体中的色素以及光子晶体所附着的基质/产品起到紫外线防护作用。4.根据权利要求1所述的一种光子晶体材料，其特征在于：通过调整光子晶体结构的层数调节光子晶体材料的颜色强度，随着光子晶体结构的层数增加，光子晶体材料的反射强度呈线性增加，其颜色强度随之增加。5.根据权利要求1所述的一种光子晶体材料，其特征在于：所述光子晶体依据组成其的胶体粒子的折射率及粒径大小调整其主反射峰的波长范围，使其波长落入红外线的波长范围(750nm-1000um)内，从而对红外线进行反射和阻挡，
\t起到调节温度的作用。6.一种光子晶体材料，其特征在于：其为以蛋白石型光子晶体为模板，将填充材料的前驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，胡帆，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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