【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构色材料制备领域，具体涉及一种具有穹顶结构的结构色材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、颜色在我们的生活中随处可见。它不仅起到装饰的作用，还是我们观察和认识事物的第一感受。根据颜色产生机理的不同，可以将颜色分为化学色和结构色。化学色是由于化学分子选择性吸收某些波段的光而产生的。其本质与材料中电子跃迁有关，因此很容易受到空气中某些物质的影响而导致褪色。而结构色是由于光与微纳结构发生干涉、衍射或散射等相互作用而产生的颜色。与化学色相比，结构色具有高饱和度、高亮度、不易褪色、环境友好等优点，因此在许多前沿领域，如智能显示、软体机器人、健康监测、电子皮肤等方面具有重要的研究价值与应用前景。
2、结构色的制备主要包括自上而下的方法和自下而上的方法，如竖直沉积法、旋涂法、纳米压印、喷墨打印等。利用上述方法得到了各种各样的结构色材料。但目前实现连续大面积高质量结构色的制备依旧是有挑战性的，限制了结构色材料在实际生产生活中的发展与应用。近年来，为了解决这一问题研究人员进行了一系列的研究。
3、论文(nat.commun.2016,7,11661.)报道了一种利用弯曲诱导震荡剪切技术实现胶体粒子大面积组装的方法。论文(adv.funct.mater.2021,31,2010746)提出了一种通过剪切诱导预结晶液态胶体晶体组装的策略，实现了在柔性织物基材上制备大面积胶体光子晶体。cn113292756a采用固相水平沉积法让纳米微球先在气液界面组装，然后沉降到基底上的方法制备面积大、亮度高、均匀性好、具有结构
4、但是上述制备大面积结构色的方法存在需要对浓度、基底等条件精确控制、制备不同颜色的结构色时需要更换不同粒径的胶体粒子等问题。因此，需要开发一种简单普适的制备大面积结构色的方法。
技术实现思路
1、针对以上现有结构色制备方法存在的问题，本专利技术提供了一种利用模板制备具有穹顶结构的结构色材料的方法，该方法能够制备大面积结构色，并且简单易行、具有普适性且实用性强。
2、本专利技术的专利技术人经过长期的研究，开发了一种利用模板制备具有穹顶结构的结构色材料的方法，并实现了结构色材料的大面积制备。通过模板对穹顶结构的调控，实现了全彩结构色的制备，另外根据制备穹顶结构材料的不同，该结构色可以实现不同的功能。
3、由此，本专利技术第一方面提供一种具有穹顶结构的结构色材料的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
4、1)制备具有凹坑结构的模板的步骤；
5、2)在步骤1)得到模板的具有凹坑结构的一面上填充填充材料后并使其固化的步骤；
6、3)将所述模板与固化后的结构色材料进行分离的步骤。
7、优选地，通过刻蚀法、呼吸图案法、光刻法、纳米压印法、电子束刻蚀法、聚焦离子束刻蚀法、双光子聚合法和微球组装法中一种或多种得到所述具有凹坑结构的模板。
8、优选地，所述模板上的凹坑结构为多个。
9、优选地，所述模板上的凹坑结构为阵列排布。
10、优选地，所述凹坑结构的直径为500nm-100μm，更优选为5-30μm。
11、优选地，所述凹坑结构曲率角为40-150°，更优选为60-120°，进一步优选为70-100°。
12、优选地，制备所述模板的材料为无机材料、有机材料和复合材料中的一种或多种。
13、优选地，所述无机材料为玻璃、硅、铁、铜和不锈钢中的一种或者多种。
14、优选地，所述有机材料为聚苯乙烯、羟丙基纤维素、聚丙烯、嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
15、优选地，所述复合材料为碳纤维、pva/sio2和聚甲基丙烯酸甲酯/纳米sio2复合材料中的一种或者多种。
16、优选地，步骤2)中，所述填充材料为功能性透明材料。
17、优选地，所述填充材料为纤维素及其衍生物、聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚苯乙烯、聚酰亚胺、光固化墨水、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、淀粉、手性材料和智能材料中的一种或多种。
18、优选地，所述穹顶结构的直径为500nm-100μm，更优选为5-30μm。
19、优选地，所述穹顶结构曲率角为40-150°，更优选为60-120°，进一步优选为70-100°。
20、优选地，基于所述穹顶结构的结构色的反射光谱谱峰位置范围为200-15000nm，更优选为310-1050nm，进一步优选为390-780nm。
21、根据本专利技术第二方面，提供一种具有穹顶结构的结构色材料，其中，该具有穹顶结构的结构色材料通过本专利技术第一方面所述的方法制备得到。
22、根据本专利技术第三方面，提供本专利技术第二方面所述的具有穹顶结构的结构色材料在智能显示、防伪产品、传感器和检测产品中的应用。
23、根据本专利技术的方法，可以通过卷对卷、在大面积的凹坑结构模板上直接刮涂等方法得到大面积的结构色，该方法为大面积结构色材料地制备提供了一种简便且实用的方法。
24、并且，本专利技术的方法能够使用单一材料就可制备出全彩结构色，可以通过改变材料来制备具有不同功能的结构色材料。进而，本专利技术的制备方法操作简单，条件易控，适合结构色材料的大面积制备。
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1.一种具有穹顶结构的结构色材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过刻蚀法、呼吸图案法、光刻法、纳米压印法、电子束刻蚀法、聚焦离子束刻蚀法、双光子聚合法和微球组装法中一种或多种得到所述具有凹坑结构的模板；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述凹坑结构的直径为500nm-100μm，优选为5-30μm；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，制备所述模板的材料为无机材料、有机材料和复合材料中的一种或多种；
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤2)中，所述填充材料为功能性透明材料；
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述穹顶结构的直径为500nm-100μm，优选为5-30μm。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述穹顶结构曲率角为40-150°，优选为60-120°，更优选为70-100°。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，基于所述穹顶结构的结构色的反射光谱谱峰
9.一种具有穹顶结构的结构色材料，其特征在于，该具有穹顶结构的结构色材料通过权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到。
10.权利要求9所述的具有穹顶结构的结构色材料在智能显示、防伪产品、传感器和检测产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有穹顶结构的结构色材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过刻蚀法、呼吸图案法、光刻法、纳米压印法、电子束刻蚀法、聚焦离子束刻蚀法、双光子聚合法和微球组装法中一种或多种得到所述具有凹坑结构的模板；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述凹坑结构的直径为500nm-100μm，优选为5-30μm；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，制备所述模板的材料为无机材料、有机材料和复合材料中的一种或多种；
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤2)中，所述填充材料为功能性透明材料；
6.根据权利要求1-3中任意一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明珠，侯晓宇，宋延林，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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