专利名称：一种光子晶体结构生色材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光子晶体结构生色材料及其制备方法，属于新材料制备领域，具体属于生色新材料制备领域。
背景技术：
结构生色是由物体的结构特征所引起的光的反射、干涉或衍射，从而产生结构色(Pete Vukusic and J. Roy Sambles, Nature, 2003，424，852-855)是当今颜色化学的一个崭新方向。结构生色主要通过介电层堆叠、蚀刻平版印刷与胶体组装等技术实现(ZhaoH. Fang, Christian Punckt, Eva Y. Leung, Hannes C. Schniepp and Ilhan A. Aksay.AppliedOptics, 2010, 49, 6689-6696;Shao-Hui Kang, Tzu-Yao Tai and Te-Hua Fang. Current AppIiedPhysics, 2010, 10, 625-630;Velev, 0. D. , Lenhoff, A. M. and Kaler,E.W. Science, 2000, 287，2240-2243)。其中胶体组装是将胶粒进行有序组装，形成高低折射率材料交替排列的光子晶体，具有光子带隙特性，当入射光频率处在光子带隙中，不能穿过光子晶体，被强烈反射，产生色彩，是结构生色的有效途径之一。目前人工光子晶体结构生色体系主要为高折射率的材料与低折射率材料在基材上通过重力或毛细管作用进行组装获得，但组装时间长达几天甚至数周；为进一步改善其组装与颜色性能，相关学者一方面将方向与强度易于控制的电场或磁场弓I入组装体系，利用电场加速带电微纳结构向基质的沉降，而磁场则通过加速微纳结构在基质上定向排列实现，但相关电磁场组装装置比较复杂。人工光子晶体结构生色由于其生色机理是对可见光的选择性反射，其颜色易受其他剩余可见透射光与背景光的干扰，造成色彩暗淡、不纯正，且组装难度大。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种颜色艳丽的光子晶体结构生色材料及其制备方法，即将黑色染料引入高折射率材料的缝隙，借助升温加速溶剂挥发，从而快速构建颜色艳丽光子晶体结构生色材料。一种光子晶体结构生色材料，在基质上呈周期性紧密排布的高折射率材料微球的缝隙中含有黑色染料。所述高折射率材料微球选自聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛微球中的一种,其粒径为10(T400nm。本发明所述光子晶体结构生色材料为多层结构材料，包括基质层和光子晶体层，所述光子晶体层由紧密排布的高折射率材料微球和位于微球间隙中的黑色染料组成，其中高折射率材料微球以紧密排布形式排列于基质上。本发明所述黑色染料是水溶性的黑色染料或水溶性的拼混的黑色染料，其中，水溶性的黑色染料优选酸性黑、直接黑，进一步优选酸性黑f 23、酸性黑210、酸性黑234、直接黑广25 ;水溶性的拼混的黑色染料优选由酸性黄、酸性红、酸性蓝拼混的黑色染料或由直接黄、直接红、直接蓝拼混的黑色染料。
本发明所述光子晶体结构生色材料中的基质优选玻璃、硅片、钢片、铜片、铝片、锡箔、棉布、丝绸、塑料薄膜、涤纶或纸。本发明所述光子晶体结构生色材料中的高折射率材料的优选粒径是20(T320nm的聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛微球，进一步优选粒径是 230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、300nm 或 320nm 的聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、
聚丙烯酰胺、二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛微球。本发明的另一目的是提供一种光子晶体结构生色材料的制备方法，具体方法如下将黑色染料水溶液与高折射率材料微球乳液混合，经超声分散后，均匀滴到基质上，将基质升温至4(Γ90摄氏度，待干燥至水分挥发完毕后，即得光子晶体结构生色材料，其中，所述黑色染料水溶液的质量百分比浓度是O. 01°Γθ. 5%，高折射率材料微球 乳液的质量百分比浓度是10% ;所述黑色染料水溶液与高折射率材料微球乳液的体积比是1:6 1:3。本发明所述的高折射率材料微球乳液是将高折射率材料微球加入至去离子水中制的。本发明所述制备方法中超声分散的步骤中，将所得黑色染料水溶液与高折射率材料微球乳液混合后超声分散至均勻混合的状态，优选为lOmin。本发明所述制备方法中优选将混合溶液滴到基质上后升温至5(Γ70摄氏度，进一步优选将混合溶液滴到基质上后升温至50摄氏度。本发明所述制备方法中优选黑色染料水溶液的质量百分比浓度是O. 3%。本发明所述制备方法中优选黑色染料水溶液与高折射率材料微球乳液的体积比是 1:3。染料浓度较高时结构色薄膜上出现较多的黑色斑点，而高折射率材料微球乳液的浓度较低时成膜面积较小。本发明所述光子晶体结构生色材料具有色彩艳丽的优点，适用于玻璃、硅片、钢片、铜片、铝片、棉布、丝绸、塑料薄膜或纸的着色，具有广阔的应用前景。
本发明附图3幅图I为实施例78所得的光子晶体结构生色材料的照片；图2为实施例78所得的光子晶体结构生色材料的扫描电镜图；图3为实施例78所得的光子晶体结构生色材料的反射光谱图。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可以常规方法制备。实施例I
称取酸性黑2100. 08g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与质量百分比浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例2 25称取O. 08g 酸性黑 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、234代替实施例I的酸性黑210，用30ml去离子水溶解，配成水溶液，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。
实施例26 50称取O. 08g 直接黑 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25代替实施例I酸性黑210，用30ml去离子水溶解，配成水溶液，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例51利用酸性黄I、酸性红2、酸性蓝I拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例52利用酸性黄4、酸性红17、酸性蓝25拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例53利用酸性黄17、酸性红2、酸性蓝35拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例54利用酸性黄20、酸性红45、酸性蓝50拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例55利用酸性黄34、酸性红12、酸性蓝I拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例56利用酸性黄45、酸性红2、酸性蓝5拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例57利用酸性黄6、酸性红60、酸性蓝30拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例58利用酸性黄9、酸性红10、酸性蓝11拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例59利用酸性黄12、酸性红23、酸性蓝40拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例60利用直接黄I、直接红3、直接蓝5拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例61利用直接黄2、直接红4、直接蓝6拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例62利用直接黄8、直接红9、直接蓝10拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮 丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例63利用直接黄12、直接红15、直接蓝20拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例64利用直接黄23、直接红24、直接蓝48拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例65利用直接黄30、直接红34、直接蓝44拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例66利用直接黄5、直接红8、直接蓝22拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例67利用直接黄22、直接红40、直接蓝56拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例68利用直接黄33、直接红67、直接蓝58拼色，得到黑色染料溶液，浓度为O. 3%，与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例69称取酸性黑2100. 02g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例70称取酸性黑2100. 04g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%,粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。实施例71
称取酸性黑210 O. 06g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例72称取酸性黑210 O. IOg用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例73称取酸性黑210 O. 12g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与 浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例74称取酸性黑210 O. 14g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例75称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为230nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例76称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为240nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例77称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为250nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例78称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%,粒径为260nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。
图I为实施例78所得的光子晶体结构生色材料的照片。从图I可以看出本实施例所得聚苯乙烯光子晶体生色材料的颜色为黄色；图3为实施例78所得的光子晶体结构生色材料的反射光谱图；图2为实施例78所得的光子晶体结构生色材料的扫描电镜图，从图2中可以看出高折射率材料微球在基质上呈周期性排布，微球间的缝隙中含有黑色染料。实施例79称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为270nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例80 称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为280nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例81称取酸性黑2100. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%,粒径为300nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色売I 的聚苯乙稀光子晶体。
实施例82称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例83称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%,粒径为340nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后,超声分散IOmin,将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例84称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至60摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例85称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。
实施例86称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至80摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例87称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至90摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。、实施例88称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚丙烯酸酯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至80摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酸酯光子晶体。实施例89称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚丙烯酰胺微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至90摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酰胺光子晶体。实施例90称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的二氧化硅微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至90摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化硅光子晶体。实施例91称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为230nm的三氧化二铝微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至80摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的三氧化二铝光子晶体。实施例92称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为240nm的二氧化钛微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化钛光子晶体。实施例93称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为250nm的聚丙烯酸酯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酸酯光子晶体。实施例94称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为260nm的聚丙烯酰胺微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酰胺光子晶体。实施例95称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为280nm的二氧化硅微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至60摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化硅光子晶体。 实施例96称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为300nm的三氧化二铝微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的三氧化二铝光子晶体。实施例97称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为340nm的二氧化钛微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在载玻片上，并在载玻片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化钛光子晶体。实施例98称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在硅片上，并在硅片底部加热至60摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例99称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在铜片上，并在铜片底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例100称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在纸上，并在纸底部加热至80摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例101称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚苯乙烯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在涤纶上，并在涤纶底部加热至90摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚苯乙烯光子晶体。实施例102称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚丙烯酸酯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在纸上，并在纸底部加热至80摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酸酯光子晶体。实施例103称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的聚丙烯酰胺微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在涤纶上，并在涤纶底部加热至90摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酰胺光子晶体。实施例104称取酸性黑2100. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为320nm的二氧化硅微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在硅片上，并在硅片底部加热至90摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化硅光子晶体。实施例105称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为230nm的三氧化二铝微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在铜片上，并在铜片底部加热至80摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的三氧化二铝光子晶体。实施例106称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为240nm的二氧化钛微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在铝片上，并在铝片底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化钛光子晶体。实施例107称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为250nm的聚丙烯酸酯微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在陶瓷片上，并在陶瓷片底部加热至50摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酸酯光子晶体。实施例108称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与浓度为10%，粒径为260nm的聚丙烯酰胺微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散IOminJf其均匀的滴在锡箔上，并在锡箔底部加热至70摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的聚丙烯酰胺光子晶体。实施例109称取酸性黑210 O. 16g用30ml去离子水溶解。将溶解好的黑色染料的水溶液与、浓度为10%，粒径为280nm的二氧化硅微球乳液按体积比1:3复配后，超声分散lOmin，将其均匀的滴在塑料上，并在塑料底部加热 至60摄氏度，等水分挥发完毕后，便得到了颜色亮丽的二氧化硅光子晶体。
权利要求
1.一种光子晶体结构生色材料，在基质上呈周期性紧密排布的高折射率材料微球的缝隙中含有黑色染料。
所述高折射率材料微球选自聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛微球中的一种，其粒径为10(T400nm。
2.根据权利要求I所述的光子晶体结构生色材料，其特征在于所述黑色染料为水溶性的黑色染料或水溶性的拼混的黑色染料。
3.根据权利要求I所述的光子晶体结构生色材料，其特征在于所述基质是玻璃、硅片、钢片、铜片、铝片、锡箔、棉布、丝绸、塑料薄膜、涤纶或纸。
4.根据权利要求I所述的光子晶体结构生色材料，其特征在于所述高折射率材料的粒径是 20(T320nm。
5.一种光子晶体结构生色材料的制备方法，其特征在于将黑色染料水溶液与高折射率材料微球乳液混合，经超声分散后，均匀滴到基质上，将基质升温至4(T90摄氏度，待干燥至水分挥发完毕后，即得光子晶体结构生色材料， 其中，所述黑色染料水溶液的质量百分比浓度是0. 019T0. 5%，高折射率材料微球乳液的质量百分比浓度是10% ;所述黑色染料水溶液与高折射率材料微球乳液的体积比是1:6 1:3。
6.根据权利要求5所述的光子晶体结构生色材料的制备方法，其特征在于所述制备方法中将混合溶液滴到基质上后升温至5(T70摄氏度。
全文摘要
本发明涉及一种光子晶体结构生色材料及其制备方法，属于新材料制备领域，具体属于生色新材料制备领域。一种光子晶体结构生色材料，是在基质上呈周期性排布的高折射率材料微球间的缝隙含有少量黑色染料。本发明所述光子晶体结构生色材料具有色彩艳丽的优点，适用于玻璃、硅片、钢片、铜片、铝片、棉布、丝绸、塑料薄膜或纸的着色，具有广阔的应用前景。
文档编号C09B67/24GK102702791SQ201210160540
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者唐炳涛, 张淑芬, 林涛 申请人:大连理工大学