一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，包括：将单分散微球分散在溶剂中得到分散液；将洁净平整的多孔基底置于过滤器上；将分散液倒入多孔基底，进行真空抽滤至溶剂被抽干；取下基底进行烘干处理；重复抽滤，烘干数次，得到一定厚度的光子晶体厚膜。与现有技术相比，本发明专利技术通过改变单分散微球的粒径实现了周期从100nm‑1μm的光子晶体厚膜的制备，通过调节单分散微球的浓度，用量，抽滤速度，实现了厚度1μm‑1cm的光子晶体厚膜的制备。

A Method of Vacuum Vacuum Vacuum Filtration to Prepare Photonic Crystal Thick Films

【技术实现步骤摘要】
一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法
本专利技术涉及光子晶体制备领域，尤其是涉及一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法。
技术介绍
具有光禁带隙(PhotonicBand-Gap)的材料亦称光子晶体，它指的是介电常数(折射率)在亚微米尺度上周期性变化的一类材料。光子晶体的概念最早是在1987年由Yablonovitch和John两人独立提出的，是由传统的晶体概念类比得来：晶体中，尺寸为10-10m的原子周期性排列可以使X射线发生衍射；在光子晶体中，尺寸为10-7m的周期性结构可以使可见光发生衍射。美国Science杂志在1999年把光子晶体列为未来六大研究热点之一，预示了光子晶体研究的广阔前景。目前蛋白石结构光子晶体的制备主要有自组装法和喷涂法，其中自组装法得到的光子晶体有序性好，但制备周期较长，且厚度一般不超过10μm，而喷涂法适用于大面积的光子晶体制备，但得到的光子晶体有序性较差。因此，需要一种全新的、工艺简单、成本低廉的、能实现光子晶体厚膜制备的方法。中国专利CN100410301C公开了一种用抽滤/浸渍法制备有序多孔导电聚合物的方法。该方法通过抽滤方式使单体与引发剂同时浸入胶体晶体模板内聚合，而后除去模板得到制备三维有序多孔导电聚合物。本专利技术与专利CN100410301C的主要区别在于：1)本专利技术所述单分散微球为二氧化硅微球，具有耐腐蚀、耐高温的优点；2)本专利技术所述基底为带有气体扩散层的碳纸，与专利CN100410301C相比，具有更小的孔径，优异的导电性；3)本专利技术采用多步法，可有效减少干燥后形成的缺陷，专利CN100410301C不具备此优点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，适用于多种多孔基底，工艺简单，成本低廉。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，包括：将单分散微球分散在溶剂中得到分散液；将洁净平整的多孔基底置于过滤器上；将分散液倒入多孔基底，进行真空抽滤至溶剂被抽干；取下基底进行烘干处理；重复抽滤，烘干数次，得到1μm-1cm厚度的光子晶体厚膜。所述单分散微球包括二氧化硅微球。所述单分散微球的粒径为100nm-1μm。所述溶剂为乙醇或去离子水。所述分散液的质量浓度为0.2-1.0％，该浓度的分散液经过抽滤后可形成均匀的光子晶体厚膜，有利于减少缺陷的产生。所述多孔基底为带有气体扩散层的碳纤维纸，多孔膜的孔径必须小于单分散微球的粒径。真空抽滤时控制抽滤的流速为1-5L/h。抽滤，烘干的重复次数为0-5次，通过控制抽滤的流速可以减少光子晶体厚度缺陷的形成；通过重复地干燥和抽滤，一方面可以使前一步骤干燥后形成的裂缝等缺陷被填满，另一方面增加了光子晶体的厚度。与现有技术相比，本专利技术工艺简单，成本低廉，适用范围广，可实现单分散微球、不同厚度的光子晶体厚膜的制备。通过改变单分散微球的粒径实现了周期从100nm-1μm的光子晶体厚膜的制备；通过调节单分散微球的浓度，用量，抽滤速度，实现了厚度1μm-1cm的光子晶体厚膜的制备。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。一种真空抽滤法制备光子晶体厚膜的方法，包括以下步骤：1)将粒径为100nm-1μm的单分散微球，例如二氧化硅微球、聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球置于烧杯，加入乙醇或去离子水作为溶剂，超声分散得到质量浓度为0.2-1.0％的分散液，该浓度的分散液经过抽滤后可形成均匀的光子晶体厚膜，有利于减少缺陷的产生；2)将洁净平整的多孔基底置于砂芯过滤器上，可以采用的基底为带有气体扩散层的碳纤维纸。多孔膜的孔径必须小于单分散微球的粒径；3)打开真空泵，倒入分散液，控制抽滤的流速为1-5L/h，直至溶剂被抽干；4)取下基底，置于干燥箱中烘干；5)重复抽滤，烘干步骤0-5次，通过控制抽滤的流速可以减少光子晶体厚度缺陷的形成；通过重复地干燥和抽滤，一方面可以使前一步骤干燥后形成的裂缝等缺陷被填满，另一方面增加了光子晶体的厚度，最终得到所需厚度的光子晶体厚膜。上述方案带来的直接技术效果是，采用真空抽滤法制备光子晶体厚膜，其工艺简单，成本低廉，实现了光子晶体厚膜的制备。以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本专利技术的技术方案以及所能够获得的技术效果。实施例1厚度为10μm的二氧化硅光子晶体厚膜的制备方法如下：1)取0.1g粒径为300nm的二氧化硅单分散微球于烧杯中，加入50ml无水乙醇，超声分散30min，形成均匀的分散液；2)取面积为4cm2的带有气体扩散层的碳纤维纸，铺在砂芯过滤器上，夹紧夹具；3)倒入分散液，打开真空泵，调节流速为1L/h；4)待全部抽滤完成后，取下碳纤维纸，置于干燥箱中，60℃，干燥1h。实施例2厚度为1cm的聚苯乙烯光子晶体厚膜的制备方法如下：：1)取0.5g粒径为500nm的聚苯乙烯单分散微球于烧杯中，加入200ml去离子水，超声分散30min，形成均匀的分散液；2)取面积为4cm2的孔径为0.22μm的滤膜，铺在砂芯过滤器上，夹紧夹具；3)倒入分散液，打开真空泵，调节流速为2L/h；4)待全部抽滤完成后，取下滤膜，置于干燥箱中，60℃，干燥1h。5)重复抽滤、干燥步骤5次，得到厚度为1cm的聚苯乙烯光子晶体厚膜。实施例3厚度为100μm的二氧化硅光子晶体厚膜的制备方法如下：：1)取1g粒径为100nm的二氧化硅微球于烧杯中，加入500ml去离子水，超声分散30min，形成均匀的分散液；2)取面积为4cm2的孔径为40nm的滤膜，铺在砂芯过滤器上，夹紧夹具；3)倒入分散液，打开真空泵，调节流速为1L/h；4)待全部抽滤完成后，取下滤膜，置于干燥箱中，60℃，干燥1h。5)重复抽滤、干燥步骤2次，得到厚度为100μm的二氧化硅光子晶体厚膜。实施例4厚度为300μm的聚甲基丙烯酸甲酯光子晶体厚膜的制备方法如下：：1)取1g粒径为1μm的聚甲基丙烯酸甲酯单分散微球于烧杯中，加入100ml去离子水，超声分散60min，形成均匀的分散液；2)取面积为8cm2的孔径为0.5μm的滤膜，铺在砂芯过滤器上，夹紧夹具；3)倒入分散液，打开真空泵，调节流速为5L/h；4)待全部抽滤完成后，取下滤膜，置于干燥箱中，60℃，干燥2h。5)重复抽滤、干燥步骤4次，得到厚度为300μm的聚甲基丙烯酸甲酯光子晶体厚膜。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和使用专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，其特征在于，该方法包括：将单分散微球分散在溶剂中得到分散液；将洁净平整的多孔基底置于过滤器上；将分散液倒入多孔基底，进行真空抽滤至溶剂被抽干；取下基底进行烘干处理；重复抽滤，烘干数次，得到一定厚度的光子晶体厚膜。

【技术特征摘要】
1.一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，其特征在于，该方法包括：将单分散微球分散在溶剂中得到分散液；将洁净平整的多孔基底置于过滤器上；将分散液倒入多孔基底，进行真空抽滤至溶剂被抽干；取下基底进行烘干处理；重复抽滤，烘干数次，得到一定厚度的光子晶体厚膜。2.根据权利要求1所述的一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，其特征在于，所述单分散微球包括二氧化硅微球。3.根据权利要求1或2所述的一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，其特征在于，所述单分散微球的粒径为100nm-1μm。4.根据权利要求1所述的一种真空抽滤制备光子晶体厚膜的方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇或...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓斌，蔡子贺，林升炫，肖佳佳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31