光子晶体薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光子晶体薄膜及其制备方法和应用，所述光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β

【技术实现步骤摘要】
光子晶体薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光子晶体金属领域，具体涉及一种基于星状嵌段共聚物自组装而成的光子晶体薄膜，进一步涉及该光子晶体薄膜的应用，还涉及一种该光子晶体薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]按照颜色的形成机理，其主要可分为色素色和结构色两种。色素色一般是指有机色素通过选择性地吸收、反射和透射特定频率的光线从而展现出的不同颜色，常用于普通布料、涂料等；结构色则是由某些特殊的微结构引起光的传播方向改变而形成的颜色，是微纳结构形成的一种光学效果，常见的是光子晶体通过自身的结构对光的散射、衍射等方式，使不同频率的光在晶体结构中传播，从而控制光子的传播产生结构生色，在纺织，涂料，光学器件等方面具有重要作用。
[0003]John和Yablonovitch于1987年从原子自发发射和光子定域化的角度提出光子晶体的概念，将具有不同介电常数的两种或两种以上介质按周期性排列而形成的材料称为光子晶体。随着纳米技术的不断进步和发展，制备光子晶体的策略越来越多。
[0004]比如，公开号为CN110016111A的中国专利申请将刷状嵌段共聚物PNBPM
‑
b
‑
PNDM均匀分散到THF中，将混合溶液涂布在玻璃片上，室温挥发后得到聚合物薄膜，利用刷状嵌段共聚物的聚合度调整薄膜颜色，但此方法对聚合条件要求较高，高分子量下易产生链缠结，产品收率较低且得到的光子晶体薄膜难以承受较大力度的弯折。
[0005]公开号为CN101561661A的中国专利申请提出了一种线状两嵌段聚合物，对聚合物的种类作出限制，并在选择性溶剂中进行相分离自组装制备出具有电响应性的光子晶体薄膜，但实践证明用线状嵌段聚合物制备光子晶体薄膜，表现出比刷状嵌段聚合物更为严重的链缠结，且过程难控制，所制的光子晶体薄膜的鲜艳度会受到很大程度影响。
[0006]公开号为CN113292756A的中国专利申请以P(St
‑
PMMA
‑
MAA)作组装单元，内核主要为PS组分，外核以PMMA和PBA为主，制备大面积高亮度的光子晶体薄膜，但内外核的亲疏性差异使各单体完全按设计要求定位，结果产生一定的共聚，难以可控调节球的软硬度，因而，构筑的光子晶体薄膜稳定性不高。
[0007]公开号为CN113103633A的中国专利申请制备了具有若干脊脉凹槽的模板，在其一侧沉积若干微纳米小球，用固化材料固化后，得到光子晶体薄膜，但该制备过程复杂，成本高，加入固化剂导致光子晶体的折光指数减小，光学性质变差，薄膜颜色饱和度下降。
[0008]授权公告号为US10189981B2的美国专利申请通过核壳聚合物微球蒸发诱导自组装制备高强度交联聚合物光子晶体膜，利用两个单元之间的自交联提高了聚合物光子晶体膜的强度，但该方法制备的光子晶体膜可控性较差，组装较慢。
[0009]可以看出，虽然目前已经提出了多种方法进行光子晶体薄膜的制备或组装，但这些方法均存在着组装慢、结构色难控制或成本高等缺点，此外，制得的光子晶体薄膜的稳定性欠佳，光学性质不够优异，薄膜颜色饱和度较低。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术有必要提供一种光子晶体薄膜，该光子晶体薄膜的稳定性高、光学性质好，且薄膜颜色饱和度高，颜色鲜艳，耐弯折，具有优异的性能。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术提供了一种光子晶体薄膜，所述光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β
‑
CD
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g
‑
X
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b
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Y自组装形成，X、Y分别为第一聚合物和第二聚合物，其聚合度分别在10
‑
700之间、20
‑
1200之间，主链聚合度在30
‑
1900之间。
[0013]进一步方案，所述第一聚合物X、第二聚合物Y分别独立的选自任意一种聚合物。
[0014]进一步方案，通过调整第一聚合物X、第二聚合物Y的聚合度调控所述光子晶体薄膜的结构色，具体为：
[0015]X的聚合度10
‑
80、Y的聚合度20
‑
160时，所述光子晶体薄膜呈紫色；
[0016]X的聚合度100
‑
170、Y的聚合度190
‑
330时，所述光子晶体薄膜呈蓝色；
[0017]X的聚合度190
‑
260、Y的聚合度360
‑
500时，所述光子晶体薄膜呈青色；
[0018]X的聚合度280
‑
350、Y的聚合度530
‑
670时，所述光子晶体薄膜呈绿色；
[0019]X的聚合度370
‑
440、Y的聚合度700
‑
840时，所述光子晶体薄膜呈黄色；
[0020]X的聚合度460
‑
550、Y的聚合度870
‑
1000时，所述光子晶体薄膜呈橙色；
[0021]X的聚合度570
‑
700、Y的聚合度1030
‑
1200时，所述光子晶体薄膜呈红色。
[0022]本专利技术进一步提供了如前述任一项所述的光子晶体薄膜在颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料上的应用。
[0023]本专利技术进一步提供了一种光子晶体薄膜的制备方法，包括下列步骤：
[0024]提供引发剂21Br
‑
β
‑
CD；
[0025]将所述21Br
‑
β
‑
CD和第一聚合物X的单体经第一次原子转移自由基聚合反应，获得β
‑
CD
‑
g
‑
X；
[0026]将所述β
‑
CD
‑
g
‑
X作为大分子引发剂和第二聚合物Y的单体经第二次原子转移自由基聚合反应，获得星状嵌段聚合物β
‑
CD
‑
g
‑
X
‑
b
‑
Y；
[0027]所述β
‑
CD
‑
g
‑
X
‑
b
‑
Y经旋涂制得光子晶体薄膜。
[0028]进一步方案，所述21Br
‑
β
‑
CD的制备方法为；将干燥后的β
‑
CD和2
‑
溴异丁酰溴混合反应，制得21Br
‑
β
‑
CD。
[0029]进一步方案，所述第一次原子转移自由基聚合反应的步骤，具体为：将21Br
‑
β
‑
CD、第一聚合物X的单体、第一催化剂和第一配体置于第一有机溶剂中，密封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体薄膜，其特征在于，所述光子晶体薄膜由星状嵌段聚合物β
‑
CD
‑
g
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X
‑
b
‑
Y自组装形成，X、Y分别为第一聚合物和第二聚合物，其聚合度分别在10
‑
700之间、20
‑
1200之间，主链聚合度在30
‑
1900之间。2.如权利要求1所述的光子晶体薄膜，其特征在于，所述第一聚合物X、第二聚合物Y分别独立的选自任意一种聚合物。3.如权利要求1所述的光子晶体薄膜，其特征在于，通过调整第一聚合物X、第二聚合物Y的聚合度调控所述光子晶体薄膜的结构色，具体为：X的聚合度10
‑
80、Y的聚合度20
‑
160时，所述光子晶体薄膜呈紫色；X的聚合度100
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170、Y的聚合度190
‑
330时，所述光子晶体薄膜呈蓝色；X的聚合度190
‑
260、Y的聚合度360
‑
500时，所述光子晶体薄膜呈青色；X的聚合度280
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350、Y的聚合度530
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670时，所述光子晶体薄膜呈绿色；X的聚合度370
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440、Y的聚合度700
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840时，所述光子晶体薄膜呈黄色；X的聚合度460
‑
550、Y的聚合度870
‑
1000时，所述光子晶体薄膜呈橙色；X的聚合度570
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700、Y的聚合度1030
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1200时，所述光子晶体薄膜呈红色。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的光子晶体薄膜在颜料、染料、光阀、电信纤维或涂料上的应用。5.一种光子晶体薄膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：提供引发剂21Br
‑
β
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CD；将所述21Br
‑
β
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CD和第一聚合物X的单体经第一次原子转移自由基聚合反应，获得β
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CD

【专利技术属性】
技术研发人员：张建安，张孟，吴明元，吴庆云，杨建军，刘久逸，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：