本發(fā)明屬于仿生學(xué)，納米光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于蝶翅鱗片微納結(jié)構(gòu)的彩色防偽標(biāo)識(shí)制備方法。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上防偽技術(shù)一般采用激光全息防偽、數(shù)碼防偽、印刷防偽等單色防偽技術(shù)，對(duì)于一般消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，看起來(lái)外觀都差不多，不好確認(rèn)真假。彩色防偽因其辨識(shí)度高，鑒定簡(jiǎn)便，對(duì)于市場(chǎng)終端用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、便捷地真?zhèn)伪孀R(shí)?，F(xiàn)有的彩色防偽一般使用光變油墨等技術(shù)，然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，這些技術(shù)面臨者技術(shù)門(mén)檻降低，專(zhuān)利失效等問(wèn)題。因此新的彩色防偽技術(shù)的發(fā)展變成了一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

科學(xué)家在研究燕尾蝶鱗翅時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種鱗翅的顏色是一種混合結(jié)構(gòu)顏色。具體地說(shuō)，這種混合顏色來(lái)源于鱗翅表面的凹坑微結(jié)構(gòu)和凹坑微結(jié)構(gòu)之下的多層膜。這種凹坑微結(jié)構(gòu)的尺寸小于人眼衍射極限，而凹坑的存在使得入射光線照射至該結(jié)構(gòu)時(shí)，在不同部位以不同角度入射，因此產(chǎn)生不同的色彩。通過(guò)肉眼，我們看到的最終是不同部分顏色的混合平均效果。另一方面，鳳蝶鱗翅表面的凹坑結(jié)構(gòu)還具有改變?nèi)肷涔馄駪B(tài)的作用，入射于側(cè)面的光線將會(huì)被反射兩次，偏振方向改變九十度，而入射底面的光線只會(huì)被反射一次，偏振方向不變。因此，利用兩塊正交的偏振片觀察該結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色的改變。對(duì)它的理論和實(shí)驗(yàn)研究國(guó)際上一直在持續(xù)進(jìn)行，以混合顏色為目標(biāo)的仿生工作一直在進(jìn)行，但目前在我國(guó)還未實(shí)現(xiàn)利用這種仿生結(jié)構(gòu)制備彩色防偽標(biāo)志的應(yīng)用型研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種于蝶翅鱗片微納結(jié)構(gòu)的彩色防偽標(biāo)識(shí)制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于蝶翅鱗片微納結(jié)構(gòu)的彩色防偽標(biāo)識(shí)制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)對(duì)銀襯底進(jìn)行預(yù)處理；

(2)通過(guò)提拉法在銀襯底上排列單層小球模板，采用電鍍法在該模板上獲得反結(jié)構(gòu)；

(3)通過(guò)原子層沉積法結(jié)合掩模法在所述反結(jié)構(gòu)表面交替鍍上多個(gè)周期的薄膜，獲得最終彩色防偽標(biāo)識(shí)。

步驟(1)所述的對(duì)銀襯底進(jìn)行預(yù)處理包括清洗和水性處理。

所述的清洗是將銀襯底置于有機(jī)溶劑中，超聲10～60min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈桑?/p>

所述的水性處理為：將清洗后的銀襯底進(jìn)入摩爾比為HCl：H₂O₂：H₂O＝1：1：6的混合液中，超聲10～60min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈伞?/p>

步驟(2)所述的在銀襯底上排列單層小球模板是將銀襯底整個(gè)浸沒(méi)在提拉液中10min，然后均勻勻速拉出，待溶液揮發(fā)之后即在銀襯底上排列了單層小球模板。

所述的提拉液通過(guò)以下方法得到：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％粒徑5μm的單分散聚苯乙烯小球溶液先放入超聲池中超聲10min，讓小球分散均勻，然后與無(wú)水乙醇按體積比1:1混合即得。

步驟(2)所述的電鍍法是將表面排列了單層小球模板的銀襯底在哈氏槽內(nèi)加入無(wú)氰電鍍銀液進(jìn)行電鍍，電流控制在5毫安內(nèi)，鍍件和銀電極的面積比為1：2，電鍍時(shí)間15min。

步驟(3)具體是在所述反結(jié)構(gòu)上蓋上引誘圖案的掩膜版，使用原子層沉積設(shè)備，交替鍍上多個(gè)周期的氧化鋁和氧化鋅薄膜，得到最終產(chǎn)品。

所述的氧化鋁和氧化鋅的電鍍周期為5～15個(gè)，最終氧化鋁和氧化鋅薄膜的厚度為50～100nm。

所述的彩色防偽標(biāo)識(shí)表面呈凹坑狀，凹坑直徑小于50微米。

辨識(shí)過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)兩片正交偏振片進(jìn)行觀察，將看到圖案的顏色發(fā)生變化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)仿生的思路制備混合顏色，提出一種新的彩色防偽技術(shù)方法。使用油墨在銀襯底上描繪出所需的圖案，再在銀襯底表面密排單層聚苯乙烯小球，最后通過(guò)電鍍銀和超聲的方法在除圖案以外的部位獲得密排單層小球模板的反結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)對(duì)蝶翅表面凹坑結(jié)構(gòu)的仿生制備，最后通過(guò)原子層沉積技術(shù)交替鍍上多個(gè)周期的薄膜；從而獲得特定的混合結(jié)構(gòu)顏色。這種凹坑結(jié)構(gòu)的側(cè)面顏色和底部顏色因?yàn)槿肷浣嵌鹊牟煌瑢?huì)呈現(xiàn)不同的顏色。而且凹坑結(jié)構(gòu)的側(cè)面可以將入射線偏振光的偏振方向改變九十度。因此，通過(guò)旋轉(zhuǎn)兩塊偏振片將可以看到有凹坑結(jié)構(gòu)的部位和無(wú)此結(jié)構(gòu)部位的顏色區(qū)別。利用這種特點(diǎn)，我們可以制成支持圖案定制的新型彩色防偽標(biāo)識(shí)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法流程簡(jiǎn)圖。

圖2為本發(fā)明制備過(guò)程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，實(shí)施例只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但不僅限于以下的實(shí)施例。

實(shí)施例1

流程圖如圖1～2所示，首先對(duì)銀箔進(jìn)行預(yù)處理，然后在銀箔上排列單層二氧化硅小球模板，由于其自組織特性可以自發(fā)的形成周期性排列，之后使用電鍍法獲得該模板的反結(jié)構(gòu)，最后使用原子層沉積技術(shù)交替鍍上十個(gè)周期的氧化鋁和氧化鋅。具體包括以下步驟：

a)將銀箔紙裁剪成10mm×20mm的長(zhǎng)方形；

b)剪裁好的銀箔浸入丙酮中，在超聲池中超聲15min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈桑?/p>

c)再把一面鍍銀的玻片浸入HCl：H₂O₂：H₂O＝1：1：6的混合液中，在超聲池超聲15min，然后用去離子水清洗，N₂吹干備用；

d)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％粒徑5μm的單分散聚苯乙烯小球溶液先放入超聲池中超聲10min，讓小球分散均勻；

e)將分散均勻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的聚苯乙烯小球溶液與無(wú)水乙醇1:1混合制備混合液待用；

f)將制備的混合液滴加到L-B儀器上制備單層聚苯乙烯小球膜(靜置10min)，然后用處理好的銀箔提拉出單層的聚苯乙烯薄膜，待膜上溶液揮發(fā)之后即得到聚苯乙烯小球模板。

g)在哈氏槽內(nèi)加入無(wú)氰電鍍銀液進(jìn)行電鍍，電流控制在5毫安內(nèi)，鍍件(玻片)和銀電極的面積比為1：2，電鍍時(shí)間15min。

h)將電鍍后的樣品放入丙酮中進(jìn)行超聲除球，超聲時(shí)間15min，氮?dú)獯蹈蓚溆谩?/p>

i)在樣品上蓋上預(yù)先準(zhǔn)備好的印有SHNU的掩模版后使用原子層沉積設(shè)備，交替鍍80nm厚度的氧化鋁和氧化鋅十個(gè)周期，得到最終樣品。

實(shí)施例2

一種基于蝶翅鱗片微納結(jié)構(gòu)的彩色防偽標(biāo)識(shí)制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)對(duì)銀襯底進(jìn)行預(yù)處理：將銀襯底置于有機(jī)溶劑中，超聲10min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈?；然后將清洗后的銀襯底進(jìn)入摩爾比為HCl：H₂O₂：H₂O＝1：1：6的混合液中，超聲10min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈伞?/p>

(2)通過(guò)提拉法在銀襯底上排列單層小球模板，采用電鍍法在該模板上獲得反結(jié)構(gòu)：將銀襯底整個(gè)浸沒(méi)在提拉液中10min，然后均勻勻速拉出，待溶液揮發(fā)之后即在銀襯底上排列了單層小球模板，然后將表面排列了單層小球模板的銀襯底在哈氏槽內(nèi)加入無(wú)氰電鍍銀液進(jìn)行電鍍，電流控制在5毫安內(nèi)，鍍件和銀電極的面積比為1：2，電鍍時(shí)間15min。

所述的提拉液通過(guò)以下方法得到：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％粒徑5μm的單分散聚苯乙烯小球溶液先放入超聲池中超聲10min，讓小球分散均勻，然后與無(wú)水乙醇按體積比1:1混合即得。

(3)通過(guò)原子層沉積法結(jié)合掩模法在所述反結(jié)構(gòu)表面交替鍍上多個(gè)周期的薄膜，獲得最終彩色防偽標(biāo)識(shí)：在所述反結(jié)構(gòu)上蓋上引誘圖案的掩膜版，使用原子層沉積設(shè)備，交替鍍上多個(gè)周期的氧化鋁和氧化鋅薄膜，得到最終產(chǎn)品。氧化鋁和氧化鋅的電鍍周期為5個(gè)，最終氧化鋁和氧化鋅薄膜的厚度為50nm。所述的彩色防偽標(biāo)識(shí)表面呈凹坑狀，凹坑直徑小于50微米。

實(shí)施例3

一種基于蝶翅鱗片微納結(jié)構(gòu)的彩色防偽標(biāo)識(shí)制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)對(duì)銀襯底進(jìn)行預(yù)處理：將銀襯底置于有機(jī)溶劑中，超聲60min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈?；然后將清洗后的銀襯底進(jìn)入摩爾比為HCl：H₂O₂：H₂O＝1：1：6的混合液中，超聲60min，然后用去離子水清洗，并用氮?dú)獯蹈伞?/p>

(2)通過(guò)提拉法在銀襯底上排列單層小球模板，采用電鍍法在該模板上獲得反結(jié)構(gòu)：將銀襯底整個(gè)浸沒(méi)在提拉液中10min，然后均勻勻速拉出，待溶液揮發(fā)之后即在銀襯底上排列了單層小球模板，然后將表面排列了單層小球模板的銀襯底在哈氏槽內(nèi)加入無(wú)氰電鍍銀液進(jìn)行電鍍，電流控制在5毫安內(nèi)，鍍件和銀電極的面積比為1：2，電鍍時(shí)間15min。

所述的提拉液通過(guò)以下方法得到：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％粒徑5μm的單分散聚苯乙烯小球溶液先放入超聲池中超聲10min，讓小球分散均勻，然后與無(wú)水乙醇按體積比1:1混合即得。

(3)通過(guò)原子層沉積法結(jié)合掩模法在所述反結(jié)構(gòu)表面交替鍍上多個(gè)周期的薄膜，獲得最終彩色防偽標(biāo)識(shí)：在所述反結(jié)構(gòu)上蓋上引誘圖案的掩膜版，使用原子層沉積設(shè)備，交替鍍上多個(gè)周期的氧化鋁和氧化鋅薄膜，得到最終產(chǎn)品。氧化鋁和氧化鋅的電鍍周期為15個(gè)，最終氧化鋁和氧化鋅薄膜的厚度為100nm。所述的彩色防偽標(biāo)識(shí)表面呈凹坑狀，凹坑直徑小于50微米。