本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种具有陷光特性的仿生光学膜材料的制备方法及用途。所制备的仿生抗反射光学膜的制备工艺简单，成本低廉，节能环保。
背景技术：
目前，在世界的能源结构体系中，化石能源仍然是人类主要的能源来源。然而，随着能源危机的日益严重，化石能源的大量开采和利用造成的污染的加剧，化石能源被新能源所取代已经成为历史的必然。因此，人类需要未雨绸缪，及早寻求新型环保的替代能源。太阳能作为一种理想的可再生能源是目前阶段最理想的替代能源之一。开发利用太阳能的主要手段是利用光伏发电，目前，如何高效环保地开发利用太阳能已成为世界上许多国家可持续发展的重要的课题。就影响太阳能电池效率的因素而言，由光的反射造成的光学损失是阻碍太阳能效率提高的重要障碍之一。大量的研究表明，在太阳能电池中引进陷光结构有利于提高太阳能电池的短路电流和转换效率。近些年来，国内外科研工作者已经研制出多种陷光表面，并且这些陷光表面在众多领域的光学装置上发挥了较大的作用。然而，这些陷光结构的效率并没有达到理想的状态。因此，寻求优化的高效陷光功能膜材料成为光伏领域研究的热点和难点。另一方面，光线的反射也困扰着人们的生活，如手机屏幕、玻璃幕墙的反射造成了严重的光污染，因此降低以上表面的反射率的同时，保证较高的透明度，也是我们目前面临的一大挑战。
因此我们将目光投向大自然，希望能够从生物进化的角度获得具有优异陷光特性的功能表面。大自然中的生物在漫长的自然选择过程中，为了适应环境，逐渐进化出了具有优异陷光性能的体表结构，其卓越的性能是绝大多数人造表面无法比拟的，这些生物的体表结构为抗反射膜材料的仿生设计制造提供了借鉴。本发明选取生活在马来西亚热带雨林中的翠叶凤蝶作为研究对象，通过研究发现，在蝴蝶翅膀表面的多尺度分级光栅结构的作用下，蝴蝶翅膀能够有效的降低光线的反射。将蝴蝶翅膀陷光机理应用于膜材料表面结构的构筑中，可以制备出具有陷光特性的仿生抗反射光学膜材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于蝴蝶鳞片陷光特性的仿生抗反射光学膜，能够高效地降低表面反射率。同时，该仿生抗反射膜材料还能够角度依赖性的呈现绿、蓝、棕三种颜色。
本发明的另一目的在于提供一种基于蝴蝶鳞片陷光特性的仿生抗反射光学膜的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种基于蝴蝶鳞片陷光特性的仿生抗反射光学膜的用途。
本发明受蝴蝶翅膀抗反射特性的启发，以蝴蝶翅膀为生物模板，以透明玻璃板作为可支撑基板，采用溶胶凝胶法与选择性腐蚀相结合的方法，在玻璃基板上制备出具有纳米级光栅结构的二氧化硅基仿生抗反射光学膜材料，光栅结构由一系列平行的脊组成，每条脊上分布有斜向梳齿状结构。
所述的蝴蝶翅膀选自生活在马来西亚热带雨林中的翠叶凤蝶。
所述的溶胶凝胶法选用的前驱体溶液由正硅酸乙酯与浓盐酸按体积比3:1的比例混合、搅拌制成。
所述的选择性腐蚀选用的液体为浓硝酸与高氯酸按体积比1:1的比例混合搅拌制成。
本发明的一种基于蝴蝶鳞片陷光特性的仿生抗反射光学膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)、取一片雌性翠叶凤蝶标本的前翅，置于乙醚溶液中浸泡，取出后置于乙醇溶液中浸泡，然后用去离子水冲洗干净；利用手术刀从蝴蝶前翅切取规格为2×1cm的样品。
(2)、取两片玻璃基板，用乙醇冲洗干净。
(3)、将蝴蝶前翅样品夹持在两片玻璃基板当中，两端用曲别针固定，得到蝴蝶前翅样品装载体。
(4)、用量筒量取正硅酸乙酯和浓盐酸，置于烧杯中，体积比的比例为3:1，然后利用磁力搅拌器搅拌溶液至均一透明，得到前驱体溶液。
(5)、利用微量移液器将所制备的前驱体溶液注射入上述两片玻璃基板当中，然后将蝴蝶前翅样品装载体置于鼓风干燥箱中加热干燥。
(6)、用量筒量取浓硝酸和高氯酸，置于烧杯中，体积比的比例为1:1，然后利用磁力搅拌器搅拌，将干燥后的蝴蝶前翅样品装载体置于装有上述酸液的烧杯中，置于鼓风干燥箱中加热。取出后用乙醇冲洗干净，即得到仿生抗反射光学膜材料。
步骤(1)中用乙醚溶液浸泡的时间为10分钟，用乙醇溶液浸泡的时间为10分钟，乙醇溶液的体积浓度为75％，去离子水冲洗时间为3分钟。
步骤(2)中玻璃基板的规格为77×25×1mm，乙醇冲洗时间为2分钟。
步骤(4)中的烧杯的容积为50ml，磁力搅拌器的转速为600rpm，搅拌时间为30分钟。
步骤(5)中所用微量移液器量程为20μl，鼓风干燥箱温度设置为120℃，加热时间为40分钟。
步骤(6)中所用烧杯容积为250ml，磁力搅拌器转速设置为600rpm，鼓风干燥箱温度设置为135℃，加热时间为30分钟，所用乙醇的体积浓度为75％。
本发明的基于蝴蝶鳞片陷光特性的仿生抗反射光学膜用于提高太阳能电池效率和液晶屏幕(如手机、电脑、仪表盘等)防眩光的用途。
本发明的有益效果：
1.本发明以透明玻璃板作基底，采用溶胶凝胶法与选择性腐蚀相结合的方法，在玻璃基板上制备出具有纳米级光栅结构的二氧化硅基仿生抗反射光学膜材料。
2.本发明制备的仿生抗反射膜反射率更低，可角度依赖性变色，应用范围广。可用于提高太阳能电池薄膜的效率和液晶显示屏(如手机、电脑、仪表盘等)防眩光的用途。
附图说明
图1是本发明提使用的翠叶凤蝶的表面形貌扫描电镜照片。
图2是本发明的仿生抗反射光学膜的数码照片。该仿生抗反射膜材料能够角度依赖性的呈现绿、蓝、棕三种颜色。
图3是本发明的仿生抗反射光学膜的表面形貌扫描电镜照片。
图4是本发明的仿生抗反射光学膜的可见光反射率光谱。
图5是本发明的仿生抗反射光学膜的抗反射原理的示意图。
具体实施方式
下面结合一个实施例对本发明作进一步的说明：
1、取一片雌性翠叶凤蝶标本的前翅，置于乙醚溶液中浸泡10分钟，取出后置于体积浓度为75％的乙醇溶液中浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗3分钟。利用手术刀从蝴蝶前翅切取规格为2×1cm的样品。翅鳞结构如图1所示)，
2、取两片规格为77×25×1mm的玻璃基板，用体积浓度为75％的乙醇冲洗2分钟。
3、将蝴蝶蝴蝶前翅样品夹持在两片玻璃基板当中，两端用曲别针固定，得到蝴蝶前翅样品装载体。
4、用量筒量取正硅酸乙酯21.6ml，浓盐酸7.2ml，置于50ml烧杯中，然后利用磁力搅拌器搅拌溶液至均一透明，转速设置为600rpm，得到前驱体溶液。
5、利用量程为20μl的微量移液器将所制备的前驱体溶液注射入上述两片玻璃基板当中。然后将蝴蝶前翅样品装载体置于鼓风干燥箱中加热干燥，温度设置为120℃，加热时间为40分钟。
6、用量筒量取浓硝酸100ml，高氯酸100ml，置于250ml烧杯中，然后利用磁力搅拌器搅拌，转速设置为600rpm，将干燥后的蝴蝶前翅样品装载体置于装有上述酸液的烧杯中，置于鼓风干燥箱中加热，温度设置为135℃，加热时间为30分钟。取出后用体积浓度为75％的乙醇冲洗干净，即得到仿生抗反射光学膜材料，仿生抗反射光学膜材料的表面形貌如图2和图3所示。
7、利用海洋光学usb4000光谱仪测量仿生抗反射光学膜的反射率，重复5次，得到的反射率图谱如图4所示。其抗反射原理如图5所示。