本发明涉及一种球形胶体光子晶体的制备方法，属于纳米材料制备领域。
背景技术：
光子晶体(photoniccrystal)是在1987年由s.john和e.yablonovitch分别独立提出，是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。光子晶体即光子禁带材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波---当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。光子晶体(又称光子禁带材料)的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。
通过常规的光刻法和离子束刻蚀法制备光子晶体的方法具有可制造复杂规则结构的优点，但是具有非常高的额外费用和需要长时间制备大尺寸光子晶体的缺点。另一方面，通过纳米粒子的自组装制备光子晶体的方法具有无需额外设备，以及可能在较短的时间内制备大尺寸光子晶体的优点，但是制备无缺陷的大尺寸光子晶体还是困难的。因此，在制备光子晶体的领域中，能够通过纳米粒子的自组装在较短的时间内构建无缺陷的大尺寸光子晶体的技术是商业应用的重要课题。
特别是，最近已广泛研究了使用高分子胶体纳米粒子的光子晶体的制备方法，并且有多种方法，如通过重力的沉积法、垂直沉积法、通过温度分布的垂直沉积法和电泳法等。
通过重力的沉积法利用了当将长时间分散高分子二氧化硅胶体的溶液静置时，粒子通过重力沉积至底部，然后自组装的现象。但是，这种方法具有处理时间很长和光子晶体有缺陷的缺点。另外，其它方法能够在较短的时间内制备大尺寸光子晶体，但是具有光子晶体有缺陷的问题。
基于上述情况，有必要提供一种能以简单的工艺和较低的成本来大规模制备球形胶体光子晶体的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种球形胶体光子晶体的制备方法，该制备方法能通过简单的工艺和较低的成本制备得到成分、形状均一，且无表面缺陷且无粒子尺寸限制的大尺寸球形胶体光子晶体。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种球形胶体光子晶体的制备方法，包括以下步骤：
s1、提供纳米粒子、粘弹性材料、多孔载体以及分散介质；
s2、将所述纳米粒子通过超声或搅拌均匀地分散至所述分散介质中，随后加入所述粘弹性材料，得到混合液；
s3、将所述混合液喷涂至所述多孔载体上，静置一段时间后蒸发所述分散介质，以使所述纳米粒子进行自组装；
s4、将所述多孔载体放入至水或离子液体或有机溶液中进行超声震荡处理，得到溶胶，再将所述溶胶进行离心分离，得到所述球形胶体光子晶体。
进一步地，所述多孔载体上开设有大小相等的孔洞，所述孔洞的孔径为0.1至20μm。
进一步地，所述纳米材料选自包括聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸苄酯、聚甲基丙烯酸苯酯、聚甲基丙烯酸-1-甲基环己酯、聚甲基丙烯酸环己酯、聚甲基丙烯酸氯苄基酯、聚甲基丙烯酸-1-苯乙酯、聚甲基丙烯酸-1，2-二苯乙酯或聚甲基丙烯酸二苯甲酯中的任意一种。
进一步地，所述纳米粒子选自包括氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化锡、氧化铊、钛酸钡、氧化铝、氧化钇、氧化锆或氧化铜中的任意一种。
进一步地，所述纳米粒子的粒径为0.1至10μm。
进一步地，所述粘弹性材料选自包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚对苯乙炔、聚乙二醇、聚乙烯胺、糊精、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯或聚氯乙烯中的任意一种。
进一步地，所述分散介质选自包括水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、全氟萘烷、全氟甲基萘烷、全氟壬烷、全氟异酸、全氟环己烷、全氟-1，2-二甲基环己烷、全氟-2-甲基-2-戊烯和全氟煤油中的任意一种。
进一步地，所述有机溶剂选自包括乙二醇乙醚、无水乙醇、正丙醇或甲苯中的任意一种。
本发明的有益效果在于：本发明的球形胶体光子晶体的制备方法通过将纳米粒子和粘弹性材料的混合液喷涂到多孔载体上，然后蒸发混合液中的分散介质，使纳米粒子进行自组装，最后将多孔载体在水或离子液体或有机溶液进行超声震荡，得到球形胶体光子晶体。该制备方法通过简单的工艺和较低的成本制备，能大规模地制备得到成分、形状均一，且无表面缺陷且无粒子尺寸限制的大尺寸球形胶体光子晶体，具有较大的应用前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明所示的球形胶体光子晶体的制备方法的流程步骤图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明所示的球形胶体光子晶体的制备方法，包括以下步骤：
s1、提供纳米粒子、粘弹性材料、多孔载体以及分散介质，其中，所述多孔载体上开设有大小相等的孔洞，所述孔洞的孔径为0.1至20μm；
s2、将所述纳米粒子通过超声或搅拌均匀地分散至所述分散介质中，随后加入所述粘弹性材料，得到混合液；
s3、将所述混合液喷涂至所述多孔载体上，静置一段时间后蒸发所述分散介质，以使所述纳米粒子进行自组装；
s4、将所述多孔载体放入至水或离子液体或有机溶液中进行超声震荡处理，得到溶胶，再将所述溶胶进行离心分离，得到所述球形胶体光子晶体。
在本发明的球形胶体光子晶体的制备方法中，所述纳米材料选自包括聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸苄酯、聚甲基丙烯酸苯酯、聚甲基丙烯酸-1-甲基环己酯、聚甲基丙烯酸环己酯、聚甲基丙烯酸氯苄基酯、聚甲基丙烯酸-1-苯乙酯、聚甲基丙烯酸-1，2-二苯乙酯或聚甲基丙烯酸二苯甲酯中的任意一种；或者，所述纳米粒子选自包括氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化锡、氧化铊、钛酸钡、氧化铝、氧化钇、氧化锆或氧化铜中的任意一种。并且，，所述纳米粒子的粒径为0.1至10μm。
在本发明的球形胶体光子晶体的制备方法中，所述粘弹性材料选自包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚对苯乙炔、聚乙二醇、聚乙烯胺、糊精、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯或聚氯乙烯中的任意一种。所述分散介质选自包括水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、全氟萘烷、全氟甲基萘烷、全氟壬烷、全氟异酸、全氟环己烷、全氟-1，2-二甲基环己烷、全氟-2-甲基-2-戊烯和全氟煤油中的任意一种。所述有机溶剂选自包括乙二醇乙醚、无水乙醇、正丙醇或甲苯中的任意一种。
实施例一
在胶体纳米粒子溶液中，使用水作为分散介质，并且使用460nm直径的聚苯乙烯球状粒子作为纳米粒子。
在水中以0.5wt％分散460nm直径的聚苯乙烯粒子，然后在该胶体纳米粒子溶液中溶解0.21wt％的作为粘弹性材料的聚乙烯吡咯烷酮，得到混合液。将所述混合液喷涂至多孔载体上，静置一段时间后，将多孔载体放入至水中进行超声震荡处理，得到溶胶，随后在60℃下烘箱中蒸发分散介质，从而制得胶体光子晶体。
实施例二
在胶体纳米粒子溶液中，使用乙醇作为分散介质，并且使用460nm直径的聚苯乙烯球状粒子作为纳米粒子。
在水中以0.5wt％分散460nm直径的聚苯乙烯粒子，然后在该胶体纳米粒子溶液中溶解0.63wt％的作为粘弹性材料的聚丙烯酸，得到混合液。将所述混合液喷涂至多孔载体上，静置一段时间后，将多孔载体放入至水中进行超声震荡处理，得到溶胶，随后在60℃下烘箱中蒸发分散介质，从而制得胶体光子晶体。
综上所述：本发明的球形胶体光子晶体的制备方法通过将纳米粒子和粘弹性材料的混合液喷涂到多孔载体上，然后蒸发混合液中的分散介质，使纳米粒子进行自组装，最后将多孔载体在水或离子液体或有机溶液进行超声震荡，得到球形胶体光子晶体。该制备方法通过简单的工艺和较低的成本制备，能大规模地制备得到成分、形状均一，且无表面缺陷且无粒子尺寸限制的大尺寸球形胶体光子晶体，具有较大的应用前景。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。