一种颜色随视角改变的结构制造技术

一种颜色随视角改变的结构，包括多孔模板材料以及复合于所述多孔模板材料孔道内壁或底部的纳米管/纳米线，该颜色随视角改变的结构以多孔模板材料为基础，包括孔道内壁复合金属纳米管及金属氧化物、氮化物纳米管的多孔氧化铝模板以及柔性透明多孔有机高分子模板，并通过该光学干涉结构实现光角变色。通过复合磁性金属或合金纳米线可供磁性检测，通过复合半导体氧化物纳米管可提供丰富的半导体性质。本发明专利技术的优点在于：通过设计光学干涉结构实现的光角变色效果，简单易于观测；可以通过复合其他功能材料如磁性材料、半导体材料等，形成一种多功能复合结构，可广泛应用于指示标志、标签商标、防伪技术、传感器技术等众多领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种颜色随视角改变的结构，包括多孔模板材料以及复合于所述多孔模板材料孔道内壁或底部的纳米管/纳米线，该颜色随视角改变的结构以多孔模板材料为基础，包括孔道内壁复合金属纳米管及金属氧化物、氮化物纳米管的多孔氧化铝模板以及柔性透明多孔有机高分子模板，并通过该光学干涉结构实现光角变色。通过复合磁性金属或合金纳米线可供磁性检测，通过复合半导体氧化物纳米管可提供丰富的半导体性质。本专利技术的优点在于：通过设计光学干涉结构实现的光角变色效果，简单易于观测；可以通过复合其他功能材料如磁性材料、半导体材料等，形成一种多功能复合结构，可广泛应用于指示标志、标签商标、防伪技术、传感器技术等众多领域。【专利说明】一种颜色随视角改变的结构
本专利技术涉及一类由多孔材料、金属及金属氧化物、金属氮化物材料组成的具有光 角变色效果的结构，特别是涉及基于有机高分子多孔模板的、具有柔性的光角变色结构材 料。
技术介绍
光学干涉结构广泛的存在于自然界中，如鸟类的羽毛以及蝴蝶的翅膀等就是一些 实例，在诸如此类结构中由于光的折射、光的反射和光的干涉，会产生在不同角度下观察到 不同颜色的视觉效果。特别是在人工合成的光学介质材料中及其相干光调制下的光的全息 成像，更是能产生三维立体影像和变幻的效果。任何影响介质折射率变化的因素，均会导致 光学干涉结构的光学性能发生改变，从而使其光角变色性质发生变化。众所周知，防伪技术由于其特殊作用已经被广泛认可并应用于各个领域，基于光 学原理的防伪技术如套色防伪纸张、彩色防伪油墨等是其中一个重要的应用。具有光角变 色效果的材料用于防伪由于其便于识别已经得到了迅速的发展，我国第五套100元人民币 中就使用了这一防伪技术。现有光角变色技术大多基于胆留相液晶等变色颜料油墨或应用 激光彩虹全息图制版技术和模压复制技术，其防伪特征在于改变印刷品观察角度时，颜色 会发生变化，现有技术存在防伪功能单一、性质不够稳定等技术缺陷。由于光角变色结构的性质与结构的折射率有关，而在湿度传感器中，由于湿度增 加会导致材料表面水蒸气等气体分子吸附量增加，从而导致材料的折射率发生一定的变 化，因而可以将光学性质的改变作为指示信号反映出被测量即湿度的变化。因此，该类材料 也可在一定条件下用于湿度的检测技术中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种颜色随视角改变的结构，通过在多孔模板内复合制备各 种纳米管及纳米线材料，对其光学性质(如光角变色)进行调控。为实现上述目的，本专利技术提出一种颜色随视角改变的结构，包括多孔模板材料以 及复合于所述多孔模板材料的纳米管/纳米线。其中，所述纳米管/纳米线复合于所述多孔模板材料的孔道内壁或底部。其中，所述多孔模板材料为刚性多孔模板材料或柔性多孔模板材料。其中，所述刚性多孔模板材料由无机多孔模板材料构成。其中，所述无机多孔模板材料为通过阳极氧化制备的多孔氧化铝模板。其中，所述多孔氧化铝模板为使用硫酸、磷酸或草酸在电压条件下阳极氧化制备， 所述电压包括直流及交流电压，电压大小在20V-200V范围。其中，所述柔性多孔模板材料由有机高分子多孔材料构成，所述有机高分子多孔 材料包括径迹蚀刻聚碳酸酯膜、径迹蚀刻聚脂膜、聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯制备的多 孔有机薄膜、以及通过微加工技术制备的有机柔性透明多孔模板材料；其中，所述径迹蚀刻聚碳酸脂膜及径迹蚀刻聚酯膜，首先是利用核裂变碎片或重离子加速器对聚碳酸酯高分子薄膜或聚酯高分子薄膜进行轰击，而后径迹处的裂解分子被化学试剂的腐蚀形成与膜面垂直的孔道，孔径范围为IOnm-Sym;所述聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯制备的多孔有机薄膜，通过利用聚甲基丙烯酸甲酯以及聚苯乙烯不同的刻蚀速率，得到多孔有机薄膜材料；所述微加工技术制备的有机柔性透明多孔模板材料，为在制备聚酯薄膜的基础上，结合微加工掩膜工艺电子束刻蚀技术对聚酯薄膜进行处理，最后用强氧化剂进行腐蚀得到多孔聚酯薄膜，通过控制辐照剂量、腐蚀时间及温度得到孔径、孔密度分布、薄膜厚度可控的有机柔性透明多孔高分子薄膜材料。其中，所述的颜色随视角改变结构包括以下几种类型:(a)孔道内壁复合磁性金属或合金纳米管，孔道底部复合磁性金属或合金纳米线.(b)孔道内壁复合非磁金属或合金纳米管，孔道底部复合非磁金属或合金纳米线.(c)孔道内壁复合磁性金属或合金纳米管，孔道底部复合非磁金属或合金纳米线.(d)孔道内壁复合非磁金属或合金纳米管，孔道底部复合磁性金属或合金纳米线.(e)孔道内壁复合金属氧化物或金属氮化物纳米管，孔道底部复合磁性金属或合金纳米线；(f)孔道内壁复合金属氧化物或金属氮化物纳米管，孔道底部复合非磁金属或合金纳米线。其中，复合于所述多孔模板材料孔道内壁或底部的纳米管/纳米线包括:纳米管、 纳米线均由磁性金属或合金构成；纳米管、纳米线均由非磁金属或合金构成；纳米管由磁性金属或合金构成，纳米线由非磁金属或合金构成；纳米管由非磁性金属或合金构成，纳米线由磁金属或合金构成；纳米管由金属氧化物、氮化物构成，纳米线由磁性金属或合金构成；纳米管由金属氧化物、氮化物构成，纳米线由非磁性金属或合金构成。其中，所述磁性金属由过渡族元素及其合金化合物Fe、Co、N1、Mn、CoFe, NiFe, CoNi, FeCoNi, CoPt, CoPcU FePt, FePd, NiMn、FeMn、NiFeCr、十五种单质稀土金属元素 La、 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Te、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、或稀土一过渡族金属构成的合金或化合物构成；非磁金属或合金由Cu、Cr、V、Nb、Mo、Ru、Pd、Ta、W、Pt、Ag、Au以及它们的合金构成；金属氧化物、氮化物由 Mg。、In0、Sn02、Cu0、Cd0、Hf02、Ti02、Cr203、Fe0x、Zn0、V205、InN、 AlN构成。其中，所述磁性以及非磁金属或合金纳米管/纳米线通过电化学沉积、无电沉积、 原子层沉积、溶胶-凝胶法的化学自组装方法实现；所述金属氧化物/氮化物纳米管通过溶胶-凝胶法、电化学沉积、原子层沉积、模板气相沉积制备。其中，还包括在复合磁性金属或合金纳米管/纳米线之前通过掩膜工艺的图形化处理，制作具有防伪标识的光角变色结构。其中，所述多孔模板材料厚度小于10 V- m,所述孔道的孔径20nm-500nm ;所述磁性或非磁金属或合金纳米线长度为20nm-400nm。本专利技术提供的新型颜色随视角改变的结构，是基于多孔模板复合材料能产生光学干涉的一类纳米结构材料，其利用多孔模板材料复合纳米管/纳米线材料，实现光学干涉作用从而获得光角变色效果，并且，在获得光角变色效果的同时，还能具有其它磁学和半导体等性质等。【专利附图】【附图说明】以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例:图1A为本专利技术实施例1中的孔道内壁复合磁性金属或合金纳米管，孔道底部复合磁性金属或合金纳米线的结构示意图。图1B为本专利技术实施例1中的孔道内壁复合非磁金属或合金纳米管，孔道底部复合非磁金属或合金纳米线的结构示意图。图1C为本专利技术实施例1中的孔道内壁复合磁性金属或合金纳米管，孔道底部复合非磁金属或合金纳米线的结构示意图。图1D为本专利技术实施例1中的孔道内壁复合非磁金属或合金纳米管，孔道底部复合磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颜色随视角改变的结构，其特征在于，包括多孔模板材料以及复合于所述多孔模板材料的纳米管/纳米线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：师大伟，韩秀峰，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
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