用于结构性着色的纳米结构的制作方法_2

文档序号:9932556阅读:来源:国知局
于回收利用。由此,不同着色的回收利用物品能够从一些原始材料获得。相应地,新的纳米结构化的产品的基板可包含来自先前制造的产品的一定百分比的回收利用的产品材料。由此,回收利用的产品可包含基板材料、岛状物的金属、覆盖基础表面的金属层和保护层的材料。回收利用的产品的百分比可在10至100%之间。
[0040]本发明的第二方面涉及用于制造根据第一方面的纳米结构化的产品的工艺,其包括:
[0041]-通过使用模具或压花工具、通过模制或压花由模制材料形成物体,其中,模具或压花工具的表面提供有纳米结构化的表面,其中纳米结构化的表面包括延伸入纳米结构化的表面的基础表面或从纳米结构化的表面的基础表面延伸出的、周期性布置的纳米尺寸化的结构特征以使得该形成生成(例如,可为塑料物品的物品的)纳米结构化的表面;
[0042]-向纳米尺寸化的结构特征提供金属层,以使得每个表面远离与结构特征的纵向尺寸相对应的纳米结构化的表面的基础表面;以及
[0043]-用透明或半透明保护层覆盖基板和金属岛状物。
[0044]在实施方式中,用于制造纳米结构化的产品的处理包括:
[0045]-通过对整个先前模制的产品进行材料分类处理而从先前模制的根据第一方面的广品获得模制材料。
[0046]综上,本发明涉及具有结构性着色的表面的纳米结构化的产品。纳米结构化的产品包括具有纳米结构化的表面的基板,其中纳米结构化的表面具有延伸入基本或从基板延伸出的、以周期性图案布置的纳米尺寸化的柱或孔。纳米尺寸化的孔的底部或纳米尺寸化的柱的顶部提供有电孤立且远离纳米结构化的表面的基础表面的金属层。透明或半透明保护层覆盖基板和金属层。
[0047]通常,本发明的各种方面可在本发明的范围内可能的任意方式组合并结合。本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将通过下文中描述的实施方式和参照下文中描述的实施方式阐述的内容而变得明确。
【附图说明】
[0048]将参照附图仅以示例的方式对本发明实施方式进行描述,在附图中:
[0049]图1示出了具有结构性着色的表面的纳米结构化的产品100,其中该结构性着色的表面配置有柱状纳米特征102;
[0050]图2示出了具有结构性着色的表面的纳米结构化的产品100,其中该结构性着色的表面配置有孔状纳米特征102;
[0051]图3A至图3F示出了对于不同的纳米特征直径和高度的纳米结构化的表面在400-750纳米的光谱范围内的波长与模拟反射率的函数;
[0052]图4示出了对于周期性布置的纳米特征的不同间隔的波长与模拟反射率的函数;
[0053]图5示出了纳米结构化的特征具有不同尺寸的实施方式;
[0054]图6示出了沉积金属岛状物103如何沿着纳米柱向下延伸并由此减小金属层104与金属岛状物之间的距离;
[0055]图7示出了因铝岛状物与基础表面上的金属层中的相对应的孔之间的相互影响而导致的吸光率下沉711、712;
[0056]图8示出了因铝岛状物(黏结)之间的相互影响而导致的期望的吸光率下沉811以及因表面等离子体激元导致的不期望的吸光率下沉812;以及
[0057]图9A和图9B示出了在岛状物和基础表面分别由铝和银制成的情况下因表面等离子体激元导致的沿对于不同间隔的曲线的不期望的吸光率下沉812。
【具体实施方式】
[0058]图1主要示出了具有结构性着色的表面的纳米结构化的产品100。在俯视图(下部视图)和沿线AA的剖视图(上部视图)中示出了纳米结构化的产品100。
[0059]产品100包括包含有纳米结构化的表面的基板101,其中纳米结构化的表面具有升起或凹陷的纳米结构102,即,纳米尺寸化的结构特征102。由此,纳米结构102可被视为从基板凸出或凸入基板中的细长结构,例如,针或孔。图1示出了升起的结构。细长结构可在垂直于细长结构的纵向方向的平面上具有圆形、正方形、六边形或其他横截面形状。纳米结构化的表面定义基础平面105,基础平面105可为总体平坦的表面或弯曲的(例如,双弯曲的)表面,,而纳米结构102凸入基础平面105或从基础平面105凸出。
[0060]结构性着色是指因纳米结构而由光学效应引起的着色,而不是由有色颜料引起的着色。
[0061]纳米尺寸化的结构特征被金属层或表面103覆盖,以使得每个金属层103远离与结构特征102的纵向尺寸111相对应的基础表面105。由此,金属层103在凸出结构102的顶部上火凹陷结构102的底部中形成孤立的金属岛状物。图2示出了与纳米结构102凸入基板101的示例的、与图1中的俯视图相对应的剖视图。由此,在图2中,金属层102(即,金属岛状物)被定义为凹陷(即,孔形状)纳米结构102的底部中的金属部分,基础表面105被定义为使纳米结构102凸入基板101的上部表面,并且纵向尺寸111被定义为上部基础表面105与凹陷结构102的底部之间的距离。
[0062]为了从机械变形和其他环境影响(例如,来自指印的脂肪)保护纳米结构化的表面和金属层103,包括金属层103的纳米结构化的表面可被透明或半透明保护层120覆盖。保护层120可相对于基础平面105具有处于大致I微米至I毫米范围中的厚度121,并且应厚到足以避免干涉效应。例如,如果基板I内置于透明或半透明保护材料中,则保护层120的厚度可大于I毫米。在透明材料中,光在不被散射的情况下传输。在半透明材料中,光主要传输为散射光。
[0063]因为来自纳米结构化的表面根据照明条件的着色效果将较小并且着色将显得更像由颜料进行的普通着色,因此用于保护层120的半透明材料可为优选的。另一方面,半透明保护层可减小纳米结构化的产品100的可获得的最佳分辨率。
[0064]半结晶聚合物材料将光散射到结晶区域与非晶区域(S卩,透明区域)之间的晶界上并因此可用于半透明保护层120。半结晶聚合物的示例为聚乙烯和聚丙烯。如不同的材料被收集在小域中的ABS的共聚物为半透明材料的另一种示例。
[0065]特征为聚合物链以随机方式排序的非晶聚合物可适合于透明保护层120。非晶聚合物的示例为聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯和聚碳酸酯。
[0066]透明涂覆材料可通过混合一些散射颗粒或通过生成将散射光的粗糙表面(例如,通过对应具有散射效应的保护层进行喷沙)而变得半透明。作为混合半透明材料颗粒的示例,10-1OOOnm尺寸范围中的氧化铝(A1203)颗粒可被混合到折射率为1.5的透明材料中。相应地,保护层120可包括散射颗粒。
[0067]相应地,半透明保护层为具有漫射从纳米结构化的表面反射的光的功能的漫射层。漫射层可通过将散射颗粒提供到层和/或通过结构化层的表面而获得。
[0068]由于纳米尺寸化的结构特征的可能的周期性布置并且特征的低间隔,纳米结构化的表面将用作镜,以使得离开表面的光的角度与入射角度相同(镜面反射)。这种结果在于白光必需从观察者的相反侧入射,以使得表面显得如预期那样被着色。由于典型的日常生活状态中的照明条件改变,表面将根据观察方向而改变外观。半透明保护层的散射性质将最小化这种效果,并由此更好地模仿普通墨水或染色的聚合物。
[0069]保护层可配置成为包括至少两个层的夹层,其中该层中的一个是透明的,而另一层是半透明的。例如,散射半透明层可第一次应用到紧随透明层的纳米结构化的表面上。
[0070]通常,纳米结构化的产品可配置成使得第一透明保护层覆盖基板和金属岛状物,以及使得第二半透明保护层(即,漫射层)覆盖第一保护层,或者反之亦然。清楚地,不只一个透明层和一个半透明层可被生成以形成具有两个或更多透明层和两个或更多半透明层的夹层保护层。
[0071]除了提供结构性保护以外,保护层也提供反射光的散射或漫射。相应地,保护层120可被视为漫射层。
[0072]基础平面105中位于纳米结构102之间的部分可被金属层104覆盖。金属层104可由于金属层103相同的材料构成,并且可具有与金属层103大致相同的厚度。在具有凹陷的纳米结构102的示例中,金属层104定义为位于上部表面或基础平面105的顶部上的金属层104(供纳米结构102凸入基板101)。
[0073]纳米结构10
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