本发明专利技术涉及一种隐形光子晶体印刷方法，该方法是利用平板印刷的方法在含硅氧烷的光子纸张上面，通过控制交联或者修饰程度来制造图案与背景的差异。这种光子晶体结构具有如下特质：印刷物在干燥状态下背景和图案之间的衍射波长差别很小，因此图案不可见。浸入水中数分钟以后，由于图案与背景部分的溶胀速度不同，造成溶胀后衍射波长的差异较大，使得图案显现。本发明专利技术通过浸泡和干燥来实现显示和隐藏，这个过程是可逆的。逐步控制交联、修饰程度还可以实现多禁带隐形光子晶体印刷。与现有技术相比，本发明专利技术涉及的新型的隐形光子晶体印刷物具有独特的光学响应，它可以应用于防伪标签，识别标记和动态信号等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于胶体光子晶体应用、印刷及防伪
，尤其是涉及用水识别的隐形光子晶体印刷物。
技术介绍
隐形光子晶体印刷物是与隐形墨迹相同概念的一种新型光子晶体材料。后者常用于书写及打印隐形文字及图案，这些隐形墨迹在加热、化学反应、紫外光照射或者其他条件下可以被识别。与传统的光子晶体印刷物相比，隐形光子晶体印刷物要求图像与背景的衍射波长尽可能相同，当图像显现时两者的衍射波长有较大的差别。这种隐形印刷物在加密、识别标记和防伪标签等领域有广泛的应用前景。对于日常生活中使用的防伪标签，人们希望通过加热或者浸泡等方便、无毒的手段来识别。目前，基于胶体光子晶体的隐形印刷物的打印技术遇到发展的瓶颈。原因在于现 有的光子印刷技术很难使印刷物具有以下全部特质1、动态光学响应，在外部条件变化时改变波长；2、相应可行的印刷方法，使信息能持久的记录在光子纸张媒介上；3、隐藏模式下，印刷图案和背景的衍射波长非常接近；4、在显现时，印刷的图案和背景由于衍射波长位移的速度不同导致最终波长差别较大。传统隐形光子晶体印刷方法普遍利用的是衍射波长的静态差异，在印刷过程中背景和图案的波长差异是固定的，而在后续过程中很难改变。
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无毒无害，可循环使用，通过逐步控制交联、修饰程度还可以实现多禁带隐形光子晶体印刷的隐形光子晶体印刷方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现，其特征在于，该方法是利用平板印刷的方法在含硅氧烷的光子纸张上面，通过控制交联或者修饰程度来制造图案与背景的差异。所述的方法具体包括以下步骤I)空白光子纸的制备；将外壳为SiO2,内部为Fe3O4的核壳胶粒分散在聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)和甲基丙烯酸-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(TPM)组成的聚合物溶液中，通过磁组装形成和紫外固化形成光子纸张；2) NOA保护图案的印刷利用光掩膜和紫外固化胶在光子纸张上面印刷出具有设计图案的NOA保护层；3)未保护部分的交联、修饰使用氢氧化钠或者(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(APS)溶液处理步骤(2)所得纸张，使未保护部分交联，形成硅氧网络或碳氢疏水链，降低其溶胀能力，从而形成了保护区域和未保护区域溶胀速度的差别；4)保护层的去除去除紫外固化胶掩膜。得到的印刷物浸入水中3 5分钟后，由于溶胀速度不同，图案和背景出现较大的波长差(Λ At)，即颜色差异。步骤(I)所述的外壳为SiO2，内部为Fe3O4的核壳胶粒通过以下方法制得将FeCl3、表面活性剂按摩尔比I : 10混合，溶解在溶剂中加热至220°C，在氮气保护下反应I小时，注入NaOH的二甘醇溶液，在220°C下继续反应I小时，反应后静置冷却，洗涤，并分散在去离子水中，制得Fe3O4胶粒的水溶液，将该Fe3O4胶粒的水溶液与乙醇，氨水按体积比3 20 I混合，在机械搅拌下每20分钟注入一次正硅酸四乙酯，根据胶粒设计尺寸设定添加的次数，反应完全后用乙醇和水洗涤分离，将产物分散于乙醇中，得到外壳为SiO2,内部为Fe3O4的核壳胶粒； 步骤⑵所述的紫外固化胶为N0A61 ；步骤(3)所述的氢氧化钠或者(3-氨丙基)三甲氧基硅烷溶液处理步骤(2)所得纸张是将步骤(2)所得纸张浸泡在浓度为O. 001 O. lmol/L的NaOH溶液中2分钟；或者将步骤(2)所得纸张浸泡在体积分数为5%的(3-氨丙基)三甲氧基硅烷溶液中2 30分钟；步骤(4)所述的去除紫外固化胶掩膜的方法是使用丙酮冲洗。所述的表面活性剂为聚丙烯酸(PAA);溶剂为二甘醇(DEG) ;NaOH的二甘醇溶液的浓度为2. 5mol/L ；NaOH与FeCl3的摩尔比为10 12 : I ；Fe304胶粒的水溶液中Fe3O4胶粒的浓度为O. 04 O. 05mol/L ;正硅酸四乙酯每次的加入量为氨水的1/10。所述的方法制得的隐形光子晶体印刷物通过调节硅烷的作用时间和碱溶液的浓度、温度来控制光子纸张的交联度及修饰程度。所述的方法制得的隐形光子晶体印刷物在干燥状态下背景和图案之间的衍射波长差别很小，因此图案不可见，浸入水中后，由于图案与背景部分的溶胀速度不同，造成溶胀后衍射波长的差异较大，使得图像显现。与现有技术相比，本专利技术利用简单的交联、修饰来实现隐形光子晶体印刷。识别印刷物方便快捷，只需在水中浸泡几分钟就可以显现隐匿信息。需要的显现中介是水，易于获得且无毒无害。重复浸泡和干燥过程，隐形光子晶体印刷物可以循环使用。逐步控制交联、修饰程度还可以实现多禁带隐形光子晶体印刷。附图说明图I隐形光子晶体印刷的过程示意图；其中1)空白光子纸的制备；2)N0A保护图案的印刷；3)未保护部分的交联、修饰；4)保护层的去除；图2本专利技术涉及的隐形光子晶体印刷利用氢氧化钠交联和APS疏水修饰来抑制反应区域的溶胀，形成溶胀后背景与图案衍射波长的差异；图3使用本专利技术涉及的隐形光子晶体印刷方法印刷出来的图案；其中1使用交联方法印刷，II使用修饰方法印刷，图中上下分别为样品在隐匿和显示模式；图4四种不同比例的PEGDA-PEGMA-TPM膜的红外光谱图，数字缩写分别代表了各成分在聚合物膜中的比例；图5相同成分，不同比例的光子纸张的衍射波长随水中浸泡时间变化的曲线；PE⑶A、PEGMA、TPM 的比例分别为 a)2 : 8 : 0，b) 2 : 7 : 1，c) 2 : 6 : 2，d) 2 : 4 : 4，表征了每个样品在用NaOH溶液处理前后的响应速度；图6隐形光子晶体印刷物的交联区域和未交联区域经过5个连续的浸泡-干燥过程的衍射波长循环曲线；图7光子纸张(PPT 244)用NaOH溶液处理两分钟，a)碱的浓度和b)温度对溶胀速度的影响；图8APS的修饰时间对光子纸张(PPT 244)溶胀速度的影响。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 实施例I，包括以下步骤(I)胶体光子晶体的合成原料FeCl3 (O. 4mmol)，表面活性剂PAA (4mmol)和溶剂DEG (16mL)混合加热至220摄氏度，在氮气保护下反应一个小时，注入适量NaOH/DEG(I. 7ml, 2. 5mol/L)溶液，在220°C下继续反应I小时。反应后静置冷却，用乙醇和水离心洗涤三次，并分散在3ml去离子水中。将制得的Fe3O4胶粒的水溶液与20ml乙醇，Iml氨水混合，在机械搅拌下每20分钟注入O. ImL TE0S，根据胶粒设计尺寸设定添加的次数。反应完全后用乙醇和水洗涤分离，将产物分散于3mL乙醇中，得到外壳为SiO2,内部为Fe3O4的核壳胶粒(Fe3O4IgSiO2)。(2)空白光子纸张的制备取适量Fe3O4OSiO2的核壳胶粒，去除溶剂，分散于相同体积的PEGDA、PEGMA和TPM的混合溶液中，三者之间的体积比在I : I : O I : 4 : 4之间，同时加入光引发剂DMPA (5wt %)，超声分散，制成光子晶体印刷液。取此溶液30 μ L置于玻璃基底及疏水型盖玻片之间，间距为90 μ m,并放置于NdFeB磁铁上方，在外磁场的作用下，磁性胶粒形成链状一维光子晶体结构，高强度紫外灯(Spectroline SB-100本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种隐形光子晶体印刷方法，其特征在于，该方法是利用平板印刷的方法在含硅氧烷的光子纸张上面，通过控制交联或者修饰程度来制造图案与背景的衍射波长的差异。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宣如扬，葛建平，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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