本發(fā)明屬于防偽圖案的制備領(lǐng)域，特別涉及一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案的制備方法。

背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市面上的商品琳瑯滿目，一些假冒偽劣產(chǎn)品也隨之而來。其實正規(guī)的品牌和假冒的是有區(qū)別的，但是從表面上看商品的包裝是一樣的，所以消費者很難分辨出來。盡管部分商品采用了防偽標(biāo)識，然而隨著仿制手段的提升，防偽標(biāo)識越來越容易被仿制，因此如何制備一種簡單且不易被仿制的防偽材料成為一個非常有前景的課題。大自然中的許多材料，可顯示出獨特絢麗的色彩，這種依靠光與物體表面周期性納米結(jié)構(gòu)的相互作用而產(chǎn)生的色彩，被稱為“結(jié)構(gòu)色”，而這種表面結(jié)構(gòu)稱之為“光子晶體”。例如，天然蛋白石的絢麗色彩就是由于自身存在光子晶體結(jié)構(gòu)。蛋白石是由許多小的晶體組成，晶體不同取向會反射不同頻率的光，就產(chǎn)生了不同顏色。光子晶體結(jié)構(gòu)是一種由不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料在一維、二維和三維空間中形成的周期性結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生是由于光子晶體中光子禁帶的存在。當(dāng)帶隙的范圍落在可見光范圍內(nèi)(380-780nm)，特定頻率的可見光將不能透過該晶體。這些不能傳播的光將被光子晶體反射，在具有周期性結(jié)構(gòu)的晶體表面形成相干衍射。這些很窄波段的光被眼睛所感知，就產(chǎn)生絢麗的顏色。這種顏色是由于光子晶體特殊的結(jié)構(gòu)而形成的，是物理生色的一種。因此，只要光子晶體本身的結(jié)構(gòu)不受到破壞，顏色就不會消失。此外，這種結(jié)構(gòu)色對觀察的角度也有一定的依賴性，從不同角度觀察光子晶體，我們會看到不同的顏色，這為光子晶體提供了一個很好的應(yīng)用領(lǐng)域，即防偽領(lǐng)域?；诠庾泳w結(jié)構(gòu)具有不易被仿制且具有角度依賴性的特點，利用光子晶體結(jié)構(gòu)制備防偽材料無疑成為一個非常有價值的研究方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案的制備方法，該方法簡單易行，對光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽材料的制備具有重要的價值。本發(fā)明的一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案的制備方法，包括：(1)室溫下，將丙酮、雙氧水和二茂鐵混合，200-220℃下水熱反應(yīng)60-72h，冷卻，離心，洗滌，得到Fe3O4/C納米球；其中，二茂鐵與雙氧水的比例為0.10～0.15g：1～2ml；丙酮和雙氧水的體積比為16：1-30：1；(2)將步驟(1)中的Fe3O4/C納米球分散在溶劑中，得到分散液；將分散液與乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯ETPTA混合，加熱除去溶劑，加入2-羥基-2-甲基苯丙酮HMPP，得到混合液；其中，分散液與ETPTA的體積比為1:4-1:1，HMPP與ETPTA的體積比為1:200-1:150；(3)將步驟(2)中的混合液填充至載玻片空隙，將目標(biāo)圖案置于載玻片上，紫外光下固化，得到基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案。所述步驟(1)中反應(yīng)在水熱釜中進(jìn)行，水熱釜的容積為50mL，丙酮體積為水熱釜體積的3/5-4/5。所述步驟(1)中離心速率為9000-11000rpm；洗滌為乙醇洗滌，洗滌次數(shù)為3-5次。所述步驟(1)中Fe3O4/C納米球的粒徑為180-200nm。所述步驟(2)中溶劑為乙醇。所述步驟(2)中加熱溫度為40-70℃。所述步驟(2)中分散液的濃度為10-20mg/mL。所述步驟(3)中載玻片空隙為膠帶隔開的載玻片空隙；其中，采用的膠帶的厚度為50-150μm。所述步驟(3)中紫外光波長為250-350nm，固化溫度為30-40℃。本發(fā)明通過利用二茂鐵、丙酮、過氧化氫為原料，通過水熱反應(yīng)制備碳包覆的四氧化三鐵(Fe3O4/C)膠體微球，并將其分散到乙醇中形成分散液，然后將分散液與乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)充分混合，在一定溫度下加熱除去分散液，再加入2-羥基-2-甲基苯丙酮(HMPP)得到混合液；將混合液填充至由一定厚度膠帶隔開的載玻片空隙中，然后將預(yù)先設(shè)計的圖案放在載玻片上方，在紫外光下將混合液固化，得到了基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案。本發(fā)明通過制備形貌均勻的磁性膠體微球與高分子單體及引發(fā)劑混合，采用紫外光固化技術(shù)，改變外界磁場條件，設(shè)計并制備具有光子晶體結(jié)構(gòu)的防偽圖案。本發(fā)明的基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案的制備方法，通過借助光子晶體結(jié)構(gòu)色角度依賴性、高飽和度、永不褪色等特性達(dá)到防偽的效果。本發(fā)明所制備的結(jié)構(gòu)色圖案能夠在外加磁場作用下變色且顏色具有角度依賴性，去除外界磁場后，圖案顏色消失；該防偽圖案具有不易仿制的特點，并且能夠在不使用復(fù)雜儀器設(shè)備的前提下實現(xiàn)防偽功能，在產(chǎn)品的防偽領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。有益效果(1)本發(fā)明方法簡單易行，對制備新型防偽材料具有重要的參考價值；(2)本發(fā)明所制備的具有光子晶體結(jié)構(gòu)色的防偽圖案，只需一塊磁鐵就能達(dá)到檢測的目的，節(jié)約資源；(3)本發(fā)明所制備的具有光子晶體結(jié)構(gòu)色的防偽圖案，可通過改變樣板形狀使之具有不同外形以及圖案；(4)本發(fā)明所制備的具有光子晶體結(jié)構(gòu)色的防偽圖案，依靠其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在外界磁場作用下形成特殊的光子晶體結(jié)構(gòu)而顯色，具有角度依賴性、高飽和度、永不褪色的特性；(5)本發(fā)明所制備的具有光子晶體結(jié)構(gòu)色的防偽圖案，能夠通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯色達(dá)到防偽目的，在產(chǎn)品的防偽領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。附圖說明圖1為實施例1中Fe3O4/C納米球的TEM圖；圖2為實施例2中Fe3O4/C納米球的XRD圖；圖3為實施例2中基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案的在磁場下的顯示圖；a為圖案在沒有磁場作用下的圖片，b為圖案在磁場作用下的顯色圖；圖4為本發(fā)明中基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案的制備流程圖；圖5為實施例3中光子晶體結(jié)構(gòu)色的防偽圖案在不同觀察角度下顏色變化的數(shù)碼照片圖；a、b和c分別為觀察角度依次減小的效果圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1在室溫下，量取40mL丙酮、2.5mL雙氧水，稱量0.30g的二茂鐵，置于燒杯中，充分混合后，將反應(yīng)溶液放入反應(yīng)釜中，在溫度為220℃反應(yīng)60小時，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，將產(chǎn)物在離心速率為9000rpm的條件下離心分離，并且使用乙醇洗滌3次，得到Fe3O4/C納米球。圖1為制備的Fe3O4/C納米球的TEM圖片。然后將Fe3O4/C納米球分散于乙醇溶液中，使其在分散液中的濃度為10mg/mL；量取2mL上述分散液與2mL乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)充分混合，在70℃加熱蒸發(fā)除去乙醇，得到Fe3O4/C納米球的ETPTA混合液，然后加入10μL2-羥基-2-甲基苯丙酮(HMPP)，充分混合后，將混合液轉(zhuǎn)移至由50μm厚度膠帶隔開的載玻片空隙中，然后將預(yù)先設(shè)計的圖案放在載玻片上方，在固化溫度為40℃，250nm紫外光下將混合液固化，得到了一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案。實施例2在室溫下，量取35mL丙酮、2.0mL雙氧水，稱量0.25g的二茂鐵，置于燒杯中，充分混合后，將反應(yīng)溶液放入反應(yīng)釜中，在溫度為210℃反應(yīng)66小時，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，將產(chǎn)物在離心速率為10000rpm的條件下離心分離，并且使用乙醇洗滌4次，得到Fe3O4/C納米球。圖2為制備的Fe3O4/C納米球的XRD圖片，從XRD圖中可以發(fā)現(xiàn)一個明顯的C的峰，結(jié)合圖1中的TEM圖，說明該納米球的成分是由C包覆的Fe3O4。然后將Fe3O4/C納米球分散于乙醇溶液中，使其在分散液中的濃度為15mg/mL；量取1mL上述分散液與2mL乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)充分混合，在60℃加熱蒸發(fā)除去乙醇，得到Fe3O4/C納米球的ETPTA混合液，然后加入15μL2-羥基-2-甲基苯丙酮(HMPP)，充分混合后，將混合液轉(zhuǎn)移至由100μm厚度膠帶隔開的載玻片空隙中，然后將預(yù)先設(shè)計的圖案放在載玻片上方，在固化溫度為35℃，300nm紫外光下將混合液固化，得到了一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案，如圖3所示，該圖案能夠在磁場下(0.10～0.50mT)顯示顏色；其中，a為圖案在沒有磁場下的圖片，b為圖案在磁場作用下的顯色圖，圖4為制備該防偽圖案的流程圖。實施例3在室溫下，量取30mL丙酮、1.5mL雙氧水，稱量0.20g的二茂鐵，置于燒杯中，充分混合后，將反應(yīng)溶液放入反應(yīng)釜中，在溫度為200℃反應(yīng)72小時，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，將產(chǎn)物在離心速率為11000rpm的條件下離心分離，并且使用乙醇洗滌5次，得到Fe3O4/C納米球。然后將Fe3O4/C納米球分散于乙醇溶液中，使其在分散液中的濃度為20mg/mL；量取1mL上述分散液與3mL乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)充分混合，在50℃加熱蒸發(fā)除去乙醇，得到Fe3O4/C納米球的ETPTA混合液，然后加入20μL2-羥基-2-甲基苯丙酮(HMPP)，充分混合后，將混合液轉(zhuǎn)移至由150μm厚度膠帶隔開的載玻片空隙中，然后將預(yù)先設(shè)計的圖案放在載玻片上方，在固化溫度為30℃，350nm紫外光下將混合液固化，得到了一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)色防偽圖案。圖5(a、b和c分別為觀察角度依次減小的效果圖)為該圖案在不同角度下觀察時的數(shù)碼照片，可以發(fā)現(xiàn)，隨著觀察角度的減小，圖片的顏色發(fā)生了藍(lán)移。