专利名称：一种弹性胶体晶体膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种弹性胶体晶体膜及其制备方法。
背景技术：
材料微观结构的周期性排列使得材料具有一些新的性能。胶体晶体的结构是长程有序的，因其潜在的应用价值，近年来受到广泛关注。1996年Jethmalani等人提出，胶体晶体选择性的衍射可见光，且所衍射的可见光的波长随着晶格常数和布拉格衍射角的变化而改变。Fudouzi制备出弹性胶体晶体，其结构色在拉力作用下发生可逆的变化，此颜色可被肉眼识别，其布拉格衍射峰为力学强度的函数，可将其应用于力学响应传感器件。Xia等人还制备出特殊“纸张”，即向PS (聚苯乙烯) 光子晶体中填充PDMS (聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane))，以能使PDMS溶胀的溶剂作为“墨水”，进行书写。PDMS的溶胀改变了胶体晶体的晶格常数，从而实现了用无色墨水在无色材料上进行彩色书写。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可应用于力学传感器等器件的弹性胶体晶体膜及其制备方法。本发明的一种弹性胶体晶体膜的制备方法是1)在基片的表面涂覆弹性高分子物质，形成一层0. 1 0. 5mm厚的弹性膜；2)对所述弹性膜进行表面亲水处理；3)将所述基片竖直浸泡在胶体微球悬浮液中3-5天时间，以在弹性膜的表面层积上胶体微球层；4)用弹性高分子物质进行填充，即将上述基片浸泡在弹性高分子溶液中5 15小时，然后在保温箱中放置1 4小时，在50 100°C下固化。优选地，重复所述步骤4) 2 10次，以进行充分的弹性高分子物质填充。优选地，所述弹性高分子物质包括PDMS、橡胶或聚氨酯。优选地，所述胶体微球为PS或PMMA等高分子微球。优选地，所述胶体微球为SW2或TW2等氧化物微球。本发明还提供了一种弹性胶体晶体膜，该晶体膜采用如下步骤进行制备1)在基片的表面涂覆弹性高分子物质，形成一层0. 1 0. 5mm厚的弹性膜；2)对所述弹性膜进行表面亲水处理；3)将所述基片竖直浸泡在胶体微球悬浮液中3-5天时间，以在弹性膜的表面层积上胶体微球层；4)用弹性高分子物质进行填充，即将上述基片浸泡在弹性高分子溶液中5 15小时，然后在保温箱中放置1 4小时，在50 100°C下固化。优选地，重复所述步骤4) 2 10次，以进行充分的弹性高分子物质填充。
优选地，所述弹性高分子物质包括PDMS、橡胶或聚氨酯。
优选地，所述胶体微球为PS或PMMA等高分子微球。优选地，所述胶体微球为SiA或TiA等氧化物微球。本发明通过采用竖片生长的方式进行弹性胶体晶体膜的制备，并通过填充弹性高分子物质改变其结构色，能够制备出应用于力学传感器件等的弹性胶体晶体膜。此外，由于采用竖片生长的方式，生长出来的胶体微球层为单晶结构，从而使得弹性胶体晶体膜在拉伸变形的时候变形更加均勻，可以进一步提高传感器准确性、灵敏性。
具体实施例方式以弹性高分子物质为PDMS，胶体微球为PS高分子微球来具体说明本发明的弹性晶体膜具体制备方法1、弹性膜的制备Sylgard 184 (中文名是聚二甲基硅氧烷)与硅油0. 65dt按一定(1 1)的质量比稀释以后，将其旋涂或者浸涂到玻璃基片上，从而在基片的表面涂覆一层PDMS层，形成一层0. 1 0. 5mm厚的弹性膜，然后用氧的等离子体溅射基片表面的PDMS层，使得PDMS富集0-键，从而具有亲水特性。2、弹性光子晶体膜的制备将PS微球悬浮液用超纯水稀释，使其固含量为0. 1 10%，将处理好的玻璃基片竖直放于PS悬浮液中，然后置于干燥箱中几天，得到PS胶体晶体。3、填充光子晶体膜将PDMS填充到PS薄膜中(上述基片浸泡在弹性高分子溶液中10小时，然后放到保温箱中(50°C ) 2小时固化)，从而将紧密排列的PS微球分离开来。重复上述步骤3多次，就可以从纳米尺度上改变晶体的间距，得到具有可逆结构色的弹性胶体晶体膜。由于本发明采用竖直层积生长的方式来制备弹性胶体晶体膜，因此生长出来的是单晶结构，从而使得弹性胶体晶体膜在拉伸变形的时候变形更加均勻，可以进一步提高传感器的性能。上面仅列举了 PS-PDMS的实施例，本方法还适用于其他的弹性胶体晶体，胶体微球可以为PS，PMMA等高分子微球，SiO2, TiO2等氧化物微球，弹性高分子物质采用PDMS、橡胶、聚氨酯等弹性高分子材料。
权利要求
1.一种弹性胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤1)在基片的表面涂覆弹性高分子物质，形成一层0.1 0. 5mm厚的弹性膜；2)对所述弹性膜进行表面亲水处理；3)将所述基片竖直浸泡在胶体微球悬浮液中3-5天时间，以在弹性膜的表面层积上胶体微球层；4)用弹性高分子物质进行填充，即将上述基片浸泡在弹性高分子溶液中5 15小时， 然后在保温箱中放置1 4小时，在50 100°C下固化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重复所述步骤4)2 10次，以进行充分的弹性高分子物质填充。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性高分子物质包括PDMS、橡胶或聚氨
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶体微球为PS或PMMA等高分子微球。
5.如权利要求ι所述的方法，其特征在于，所述胶体微球为SW2或TiA等氧化物微球。
6.一种弹性胶体晶体膜，该晶体膜采用如下步骤进行制备1)在基片的表面涂覆弹性高分子物质，形成一层0.1 0. 5mm厚的弹性膜；2)对所述弹性膜进行表面亲水处理；3)将所述基片竖直浸泡在胶体微球悬浮液中3-5天时间，以在弹性膜的表面层积上胶体微球层；4)用弹性高分子物质进行填充，即将上述基片浸泡在弹性高分子溶液中5 15小时， 然后在保温箱中放置1 4小时，在50 100°C下固化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，重复所述步骤4)2 10次，以进行充分的弹性高分子物质填充。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述弹性高分子物质包括PDMS、橡胶或聚氨
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述胶体微球为PS或PMMA等高分子微球。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述胶体微球为S^2或T^2等氧化物微球。
全文摘要
本发明公开了一种弹性胶体晶体膜的制备方法，包括1)在基片的表面涂覆弹性高分子物质，形成一层0.1～0.5mm厚的弹性膜；2)对所述弹性膜进行表面亲水处理；3)将所述基片竖直浸泡在胶体微球悬浮液中3-5天时间，以在弹性膜的表面层积上胶体微球层；4)用弹性高分子物质进行填充，即将上述基片浸泡在弹性高分子溶液中5～15小时，然后在保温箱中放置1～4小时，在50～100℃下固化。本发明通过采用竖片生长的方式进行弹性胶体晶体膜的制备，并通过填充弹性高分子物质改变其结构色，能够制备出应用于力学传感器件等的弹性胶体晶体膜。
文档编号C30B5/00GK102251272SQ20111019792
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者杨杨, 王育人, 蓝鼎 申请人:中国科学院力学研究所