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無裂紋光子晶體的制備方法

文檔序號:8045118閱讀:354來源:國知局
專利名稱:無裂紋光子晶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及使用旋涂、噴涂或噴墨打印制備高性能、無裂紋光子晶體的超快速制備方法,特別涉及無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體、無裂紋反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體、無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體,以及無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的超快速制備方法。
背景技術(shù)
光子晶體自1987年問世以來,由于其特殊的光調(diào)控性能,在光學(xué)、電子學(xué),化學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。利用化學(xué)自組裝方法制備光子晶體具有成本低、操作簡單等優(yōu)點,從而吸引了科研工作者的研究興趣。但是,在用化學(xué)自組裝方法制備光子晶體的過程中,膠體微球子會在最后干燥過程中收縮,而膠體微球子與基材之間的粘滯力又防止其收縮,因此所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力會造成所制備的光子晶體膜中存在嚴(yán)重的裂紋。這些不可避免的裂紋的產(chǎn)生限制了光子晶體在實際中的應(yīng)用。為了解決此問題,科學(xué)家們已經(jīng)開展了一定的前期工作,如通過采用模板輔助自組裝(C. J. Jin, N. P. Johnson, NanoLett. 2005,5,2646-2650)、在自組裝前將膠體微球高溫預(yù)收縮(D. J. Norris, Appl. Phys.Lett.2004,84,3573-3575)及避免干燥(T. Sawada, Adv. Funct. Mater. 2005, 25 ;Τ· Sawada,Langmuir 2009,13315)等方法完全防止膠體微球收縮來避免裂紋的產(chǎn)生;或通過采用在液體表面自組裝(Zentel R.,Chem. Mater. 2002,14,4023-402)、特殊物質(zhì)誘導(dǎo)的向低堆積密度晶面轉(zhuǎn)變(B. Hatton, L. Mishchenko, S. Davis, K. H. Sandhage, J. Aizenberg, PNAS, 107,23,10355)及在柔性基材上共組裝聚合(CN :201010299208.x)的方法使膠體微球各向同性收縮,來避免了光子晶體在制備過程中導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的問題。另ー方面,傳統(tǒng)的化學(xué)自組裝制備光子晶體的方法,如重力沉積、豎直沉積,往往消耗數(shù)小時,甚至數(shù)天的時間,也不利于光子晶體的實際應(yīng)用。為了解決光子晶體制備過程耗時過長的問題,科學(xué)家們發(fā)展了在數(shù)分鐘內(nèi)制備大面積光子晶體的方法,如旋涂(P. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2004,126,13778)、噴涂(L. Y. Cui, Macromol. Rapid Commun. 2009,30,598-603)及噴墨打印(L. Y. Cui,J. Mater. Chem. 2009,19,5499-5502)等。但超快速制備高質(zhì)量、無裂紋光子晶體的方法還未見報道。本發(fā)明的方法速度超快、成本低廉、操作簡單、緑色環(huán)保、普適性好,對推動光子晶體的實際應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種超快速、成本低廉、操作簡單、緑色環(huán)保、普適性好的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體、無裂紋大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體、無裂紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體,以及無裂紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的超快速制備方法。本發(fā)明的無裂紋光子晶體的制備方法是采用旋涂、噴涂或噴墨打印(與計算機(jī)相結(jié)合,可以在計算機(jī)中設(shè)計圖案)的方法,將單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液均勻涂覆或打印到親水柔性基材表面,然后在溫度為50 85°C、相対濕度為50% 85%的條件下,使得上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,在上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面的同吋,得到以單分散乳膠粒為骨架,在單分散乳膠粒骨架的空隙中填充有聚合物的無裂紋光子晶體。所述的無裂紋光子晶體是無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體或無裂紋且大面積圖案化(具有計算機(jī)設(shè)計的圖案)的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。上述方法是利用填隙聚合物來減少單分散乳膠粒的收縮,由此減少干燥過程中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力,而殘余的拉伸應(yīng)力又進(jìn)ー步通過親水柔性基材的形變釋放出去,從而得到以單分散乳膠粒為骨架,在單分散乳膠粒骨架的空隙中均勻充分填充有聚合物的無裂紋光子晶體。上述方法不但可以在數(shù)分鐘內(nèi)實現(xiàn)無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體及無裂 紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的制備,而且進(jìn)ー步用合適的溶劑溶解掉所述的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,便可以得到無裂紋大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體及無裂紋且大面積圖案化(具有計算機(jī)設(shè)計的圖案)的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。本發(fā)明的利用旋涂、噴涂或噴墨打印的制備方法得到的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的光子帶隙在250 2600nm之間。本發(fā)明的利用旋涂、噴涂或噴墨打印的制備方法得到的無裂紋大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體的光子帶隙在150 2500nm之間。本發(fā)明的利用噴墨打印制備方法得到的無裂紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的光子帶隙在250 2600nm之間。本發(fā)明的利用噴墨打印制備方法得到的無裂紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的光子帶隙在150 2500nm之間。所述的混合物乳液的濃度為O. 1102 38. 96wt%。所述的混合物乳液中的單分散乳膠粒的含量為O. I 30wt%,水溶性聚合物單體與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O. I I 8 1,水溶性聚合物単體交聯(lián)劑引發(fā)劑的質(zhì)量比為I : 0.01 : O. 01 I : 0.06 : O. 06 ;余量為水。優(yōu)選方案為,所述的混合物乳液中的水溶性聚合物單體的含量為O. 01 8wt%,交聯(lián)劑與引發(fā)劑的含量為O. 0002 O. 96wt%。所述的親水柔性基材的厚度在O. 01 O. 7mm之間。所述的親水柔性基材選自錫紙、鋁箔、銅箔、鈦箔、鎳箔等金屬薄片中的ー種;或選自金屬錫、鋁、銅、鈦、鎳中的兩種以上的金屬合金薄片中的ー種;或者是與水的靜態(tài)接觸角小于90°的塑料;所述的塑料優(yōu)選的選自聚丙烯酸、聚碳酸酷、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺、空氣等離子體處理過的聚ニ甲基硅氧烷和空氣等離子體處理過的聚氨酯等中的ー種。所述的單分散乳膠粒是市售產(chǎn)品,其粒徑是80 IlOOnm ;選自單分散聚苯こ烯乳膠粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒、單分散ニ氧化硅乳膠粒中的ー種。所述的水溶性聚合物單體是市售產(chǎn)品,選自丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、丙烯酸、丁烯酸、丁烯醇、甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯及甲基丙烯酸羥こ酯所組成的組中的至少ー種。
所述的聚合物選自聚丙烯酰胺、聚異丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丁烯酸、聚丁烯醇、聚甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯及聚甲基丙烯酸羥こ酯所組成的組中的至少ー種。所述的交聯(lián)劑為N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺。所述的引發(fā)劑是過硫酸鹽和/或偶氮ニ異丁腈;所述的過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨或它們的混合物等。所述的溶劑選自甲苯、四氫呋喃、1,4_ ニ氧六環(huán)和氫氟酸中的ー種。本發(fā)明在使用噴墨打印方法制備無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體時,還可以制備具有復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體(其中的光子帶隙在250 2600nm之間),其制備方法是將兩種或兩種以上含有不同粒徑的單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液,分別裝于噴墨打印機(jī)的不同的墨盒中,其中每ー墨盒中的單分散乳膠粒的粒徑相同,且每ー墨盒中的乳液中的單分散乳膠粒的含量均 為O. I 30wt%,水溶性聚合物單體與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O. I : I 8 : 1,水溶性聚合物單體交聯(lián)劑引發(fā)劑的質(zhì)量比為I : 0.01 O. 01 I : 0.06 O. 06;經(jīng)噴墨打印機(jī)進(jìn)行圖案打印并在溫度為50 85°C、相対濕度為50% 85%的條件下,使上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,最終在親水柔性基材表面上得到無裂紋且大面積圖案化(具有計算機(jī)設(shè)計的圖案)的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用溶劑溶解掉所述復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體微球后,便可以得到無裂紋且大面積圖案化(具有計算機(jī)設(shè)計的圖案)的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。如將兩種含有不同粒徑的單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液,分別裝于噴墨打印機(jī)的2個墨盒中,且每ー墨盒中混合物乳液中的單分散乳膠粒的粒徑相同;經(jīng)噴墨打印機(jī)進(jìn)行圖案打印并在溫度為50 85°C、相對濕度為50% 85%的條件下,使得上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,最終在親水柔性基材表面上得到無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用溶劑溶解掉所述復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,便可以得到無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。如將兩種以上含有不同粒徑的單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液,分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,且每ー墨盒中的混合物乳液中的單分散乳膠粒的粒徑相同;經(jīng)噴墨打印機(jī)進(jìn)行圖案打印并在溫度為50 85°C、相対濕度為50% 85%的條件下,使得上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,最終在親水柔性基材表面上得到無裂紋且大面積圖案化的多帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用溶劑溶解掉所述復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,便可以得到無裂紋且大面積圖案化的多帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。如將與墨盒數(shù)目相同的含有不同粒徑的單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)齊U、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液,分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,且每ー墨盒中的混合物乳液中的單分散膠體微球的粒徑相同;經(jīng)噴墨打印機(jī)進(jìn)行圖案打印并在溫度為50 85°C、相対濕度為50% 85%的條件下,使得上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,最終在親水柔性基材表面上得到與墨盒數(shù)目相同的無裂紋且大面積圖案化的多帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用溶劑溶解掉所述復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,便可以得到與墨盒數(shù)目相同的無裂紋且大面積圖案化的多帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。本發(fā)明采用旋涂、噴涂或噴墨打印制備高性能、無裂紋光子晶體的超快速制備方法,可以在親水柔性基材表面上得到光子帶隙在紫外光、可見光或紅外光區(qū)的單帶隙復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體膜;在將含有兩種或兩種以上不同粒徑的單分散乳膠粒和水溶性聚合物單體等的混合物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同的墨盒中,可以在親水柔性基材表面上得到具有光子帶隙在紫外光、可見光或紅外光區(qū)域的帶有所設(shè)計圖案的無裂紋的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體膜。本發(fā)明的大面積無裂紋光子晶體的制備方法改進(jìn)了旋涂、噴涂或噴墨打印所用的墨水及所用的基材,從而較目前存在的無裂紋光子晶體的制備方法具有超快速的優(yōu)勢,同時提高了旋涂、噴涂、噴墨打印制備方法所制備的光子晶體的質(zhì)量及光學(xué)性能,因此,可以在很大程度上推進(jìn)光子晶體的實際應(yīng)用。由本發(fā)明得到的無裂紋光子晶體,由于避免了裂紋的漫反射作用,從而使所制備光子晶體的反射光譜窄化,峰強(qiáng)提高,由此提高了無裂紋光子晶體的光學(xué)性能。利用光子帶隙對光的良好調(diào)控作用,在高效光學(xué)器件、集成光路領(lǐng)域及高靈敏光學(xué)檢測器等方面有著廣_的應(yīng)用前景。


圖I.本發(fā)明實施例6中采用噴涂方法在聚丙烯酰胺薄膜表面制備的無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的放大倍數(shù)為10000倍的掃描電鏡照片。圖2.本發(fā)明實施例6中采用噴涂方法在聚丙烯酰胺薄膜表面制備的無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的放大倍數(shù)為1000倍的掃描電鏡照片。圖3本發(fā)明實施例6中采用噴涂方法在聚丙烯酰胺薄膜表面制備的無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的放大倍數(shù)為100倍的掃描電鏡照片。
具體實施例方式實施例I.將粒徑為SOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒、丙烯酸、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸鉀引發(fā)劑超聲分散于水中,形成混合物乳液(混合物乳液的濃度為O. 1102wt% ),其中,混合物乳液中的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度為O. Iwt %,丙烯酸與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比為O. I 1,丙烯酸N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸鉀的質(zhì)量比為I : 0.01 : 0.01 ;將上述所得到的混合物乳液旋涂到厚度為O. 02mm的鋁 箔表面,然后在溫度為50°C、相対濕度為50%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鋁箔的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的丙烯酸聚合成聚丙烯酸,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鋁箔表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丙烯酸的光子帶隙位于250nm的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用四氫呋喃溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙位于150nm的聚丙烯酸無裂紋且大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例2.將粒徑為IlOOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒、丙烯酰胺、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物(過硫酸銨和過硫酸鉀的質(zhì)量比為I : I)超聲分散于水中,形成混合物乳液(混合物乳液的濃度為33. 36wt%),其中,混合物乳液中的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度為30wt%,丙烯酰胺與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比為O. I 1,丙烯酰胺N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物的質(zhì)量比為I : 0.06 : 0.06 ;將上述所得到的混合物乳液噴涂到厚度為O. 7mm的鈦箔表面, 然后在溫度為85°C、相対濕度為85%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鈦箔的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的丙烯酰胺聚合成聚丙烯酰胺,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鈦箔表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丙烯酰胺的光子帶隙位于2600nm的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用四氫呋喃溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙位于2500nm的聚丙烯酰胺無裂紋且大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例3.將粒徑為SOnm及粒徑為250nm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒,分別與丁烯酸、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈的混合物(三者質(zhì)量比為I : I : I)超聲分散于水中,形成混合物乳液(2種混合物乳液的濃度都為7. 04wt% ),其中,2種混合物乳液中,兩種單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度分別為5wt%,丁烯酸與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比都為O. 4 1,丁烯酸N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈的混合物的質(zhì)量比都為I : 0.01 : O. 01;將上述所得到的2種混合物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的圖案打印到厚度為
O.OImm的銅箔表面,然后在溫度為50°C、相対濕度為50%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在銅箔的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的丁烯酸聚合成聚丁烯酸,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在銅箔表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丁烯酸的光子帶隙分別位于250nm和610nm的無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用甲苯溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙分別位于150nm和520nm的聚丁烯酸無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例4.將粒徑為180nm、210nm及IlOOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒,分別與丁烯醇、N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物(過硫酸銨和過硫酸鉀的質(zhì)量比為I : I)超聲分散于水中,形成混合物乳液(3種混合物乳液的濃度都為38. 064wt% ),其中,3種混合物乳液中的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度都為30wt%,丁烯醇與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比都為O. 24 1,丁烯醇N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物的質(zhì)量比都為I : 0.06 : O. 06;將上述所得到的3種混合 物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的圖案打印到厚度為O. 7mm的聚丙烯酸薄膜表面,然后在溫度為85°C、相対濕度為85%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒自組裝在聚丙烯酸薄膜的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的丁烯醇聚合成聚丁烯醇,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在聚丙烯酸薄膜表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丁烯醇的光子帶隙分別位于460nm、540nm和2600nm的無裂紋且大面積圖案化的三帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用甲苯溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙分別位于460nm、540nm和2600nm的聚丁烯醇無裂紋且大面積圖案化的三帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例5.將粒徑為180nm、210nm、240nm、270nm及300nm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸
甲酷-丙烯酸)乳膠粒,分別與甲基丙烯酸ニ甲胺こ酷、N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及偶氮ニ異丁腈超聲分散于水中,形成混合物乳液(5種混合物乳液的濃度都為25. 6wt% )。在所得到的5種混合物乳液中,單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度都為10wt%,甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比都為I. 5 : 1,甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺偶氮ニ異丁腈的質(zhì)量比都為I : 0.02 : O. 02;將上述所得到的5種混合物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的圖案打印到厚度為O. 08mm的聚酰亞胺薄膜表面,然后在溫度為70°C、相対濕度為50%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在聚酰亞胺薄膜表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯聚合成聚甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在聚酰亞胺薄膜表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯的光子帶隙分別位于460nm、540nm、630nm、690nm和780nm的無裂紋且大面積圖案化的五帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)一歩用1,4_ ニ氧六環(huán)溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙分別位于320nm、450nm、560nm、620nm及700nm的聚甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯無裂紋且大面積圖案化的五帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例6.將粒徑為330nm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒、甲基丙烯酸羥こ酷、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨引發(fā)劑超聲分散于水中,形成混合物乳液(混合物乳液的濃度為O. 948wt% )。在所得到的混合物乳液中,單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度為O. Iwt%,甲基丙烯酸羥こ酯與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比為8 1,甲基丙烯酸羥こ酷N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨的質(zhì)量比為I : 0.03 : O. 03;將上述所得到的 混合物乳液噴涂到O. 02mm的聚丙烯酰胺薄膜表面,然后在溫度為50°C、相対濕度為50%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在聚丙烯酰胺薄膜的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒之間的甲基丙烯酸羥こ酯聚合成聚甲基丙烯酸羥こ酷,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在聚丙烯酰胺薄膜表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚甲基丙烯酸羥こ酯的光子帶隙位于780nm的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體,如圖I 3所示。進(jìn)ー步用氫氟酸溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙位于550nm的聚甲基丙烯酸羥こ酯無裂紋且大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例7.將粒徑為IlOOnm的單分散聚苯こ烯乳膠粒、異丙基丙烯酰胺、N_N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸鉀引發(fā)劑超聲分散于水中,形成混合物乳液(混合物乳液的濃度為11. 04wt% )。在所得到的混合物乳液中,單分散聚苯こ烯乳膠粒的濃度為10wt%,異丙基丙烯酰胺與單分散聚苯こ烯乳膠粒的質(zhì)量比為O. I 1,異丙基丙烯酰胺N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸鉀的質(zhì)量比為I : 0.02 : O. 02;將上述所得到的混合物乳液旋涂到厚度為O. 02mm的聚碳酸脂薄膜表面,然后在溫度為85で、相対濕度為60%的條件下,使得上述單分散聚苯こ烯乳膠粒自組裝在聚碳酸脂薄膜的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚苯こ烯乳膠粒之間的異丙基丙烯酰胺聚合成聚異丙基丙烯酰胺,在上述單分散聚苯こ烯乳膠粒自組裝在聚碳酸脂薄膜表面的同時,得到以單分散聚苯こ烯乳膠粒為骨架,在單分散聚苯こ烯乳膠粒骨架的空隙中填充有聚異丙基丙烯酰胺的光子帶隙位于2600nm的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用四氫呋喃溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散聚苯こ烯乳膠粒后,便可以得到光子帶隙位于2500nm的聚異丙基丙烯酰胺無裂紋且大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例8.將粒徑為IlOOnm的單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、甲基丙烯酸羥こ酷、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨引發(fā)劑超聲分散于水中,形成混合物乳液(混合物乳液的濃度為11.02Wt% )。在所得到的混合物乳液中,單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒的濃度為10wt%,甲基丙烯酸羥こ酯與單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒的質(zhì)量比為O. I 1,甲基丙烯酸羥こ酷N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨的質(zhì)量比為I O. Ol 0.01 ;將上述所得到的混合物乳液噴涂到厚度為0.02mm的經(jīng)空氣等離子體處理過的聚ニ甲基硅氧烷薄膜表面,然后在溫度為65°C、相対濕度為65%的條件下,使得上述單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒自組裝在經(jīng)空氣等離子體處理過的聚ニ甲基硅氧烷薄膜的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒之間的甲基丙烯酸羥こ酯聚合成聚甲基丙烯酸羥こ酷,在上述單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒自組裝在經(jīng)空氣等離子體處理過的聚ニ甲基硅氧烷薄膜表面的同時,得到以單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒為骨架,在單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒骨架的空隙中填充有聚甲基丙烯酸羥こ酯的光子帶隙位于2600nm的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用四氫呋喃溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散聚甲基丙烯酸 甲酯乳膠粒后,便可以得到光子帶隙位于2500nm的聚甲基丙烯酸羥こ酯無裂紋且大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例9.將粒徑為IlOOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒、甲基丙烯酸羥こ酷、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物(過硫酸銨和過硫酸鉀的質(zhì)量比為I : 2)超聲分散于水中,形成混合物乳液(混合物乳液的濃度為30. 4wt%)0在所得到的混合物乳液中,單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度為10wt%,甲基丙烯酸羥こ酯與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比為2 1,甲基丙烯酸羥こ酯N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物的質(zhì)量比為I : 0.01 : 0.01 ;將上述所得到的混合物乳液噴涂到厚度為O. 02mm的經(jīng)空氣等離子體處理過的聚氨酯薄膜的表面,然后在溫度為70°C、相対濕度為70%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在經(jīng)空氣等離子體處理過的聚氨酯薄膜的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的甲基丙烯酸羥こ酯聚合成聚甲基丙烯酸羥こ酷,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在經(jīng)空氣等離子體處理過的聚氨酯薄膜的表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚甲基丙烯酸羥こ酯的光子帶隙位于2600nm的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用四氫呋喃溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙位于2500nm的聚甲基丙烯酸羥こ酯無裂紋且大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例10.將粒徑為SOnm及IlOOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒,分別與丁烯酸、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈(過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈三者質(zhì)量比I : I : I)超聲分散于水中,形成混合物乳液(2種混合物乳液的濃度都為31. 5wt% )0在所得到的2種混合物乳液中,單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度都為5wt%,丁烯酸與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比都為5 1,丁烯酸N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈混合物的質(zhì)量比都為I : 0.03 : O. 03;將上述所得到的2種混合物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的圖案打印到厚度為O. Olmm的鎳箔表面,然后在溫度為60°C、相対濕度為60%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鎳箔的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒之間的丁烯酸聚合成聚丁烯酸,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鎳箔表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯 酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丁烯酸的光子帶隙分別位于250nm和2600nm的無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用甲苯溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙分別位于150nm和2500nm的聚丁烯酸無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例11.將粒徑為SOnm及IlOOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒,分別與丁烯酸、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈(過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈三者質(zhì)量比為I : I : I)超聲分散于水中,形成混合物乳液(2種混合物乳液的濃度都為26. 2wt% )0在所得到的2種混合物乳液中,單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的濃度都為5wt%,丁烯酸與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比都為4 1,丁烯酸N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈混合物的質(zhì)量比都為I : 0.03 : O. 03;將上述所得到的2種混合物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的圖案打印到厚度為O. Olmm的鋁與鎳的合金箔表面,然后在溫度為60°C、相対濕度為60%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鋁與鎳的合金箔的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的丁烯酸聚合成聚丁烯酸,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鋁與鎳的合金箔表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丁烯酸的光子帶隙分別位于250nm和2600nm的無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用甲苯溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙分別位于150nm和2500nm的聚丁烯酸無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。實施例12.將粒徑為SOnm及IlOOnm的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸)乳膠粒,分別與丁烯酸、N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑及過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈(過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈三者質(zhì)量比為I : I : I)超聲分散于水中,形成混合物乳液(2種混合物乳液的濃度都為26. 2wt% )0在所得到的2種混合物乳液中,乳膠粒的濃度都為5wt%,丁烯酸與單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒的質(zhì)量比都為4 1,丁烯酸N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺過硫酸銨、過硫酸鉀和偶氮ニ異丁腈混合物的質(zhì)量比都為I : 0.03 : O. 03;將上述所得到的2種混合物乳液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中,根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的圖案打印到厚度為O. Olmm的鋁與鎳的合金箔表面,然后在溫度為60°C、相対濕度為60%的條件下,使得上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠粒自組裝在鋁與鎳的合金箔的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒之間的丁烯酸聚合成聚丁烯酸,在上述單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒自組裝在由錫、鋁、銅、鈦、鎳得到的合金箔表面的同時,得到以單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒為骨架,在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒骨架的空隙中填充有聚丁烯酸的光子帶隙分別位于250nm和2600nm的無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的 復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)ー步用甲苯溶解掉復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散膠體聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒后,便可以得到光子帶隙分別位于150nm和2500nm的聚丁烯酸無裂紋且大面積圖案化的雙帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。
權(quán)利要求
1.ー種無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是采用旋涂、噴涂或噴墨打印的方法,將單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液均勻涂覆或打印到親水柔性基材表面,然后在溫度為50 85°C、相対濕度為50% 85%的條件下,使得上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,在上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面的同時,得到以單分散乳膠粒為骨架,在單分散乳膠粒骨架的空隙中填充有聚合物的無裂紋光子晶體; 所述的無裂紋光子晶體是無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體或無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體; 所述的混合物乳液中的單分散乳膠粒的含量為O. I 30wt%,水溶性聚合物單體與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O. I I 8 1,水溶性聚合物単體交聯(lián)劑引發(fā)劑的質(zhì)量比為I : O. 01 : O. 01 I : O. 06 : O. 06;余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是在使用噴墨打印的方法制備無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體時,是將兩種或兩種以上含有不同粒徑的單分散乳膠粒、水溶性聚合物単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液,分別裝于噴墨打印機(jī)的不同的墨盒中,其中每ー墨盒中的單分散乳膠粒的粒徑相同,且每ー墨盒中的混合物乳液中的單分散乳膠粒的含量均為O. I 30wt%,水溶性聚合物単體與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O. I I 8 1,水溶性聚合物単體交聯(lián)劑引發(fā)劑的質(zhì)量比為I : 0.01 O. 01 I : 0.06 0.06 ;經(jīng)噴墨打印機(jī)進(jìn)行圖案打印并在溫度為50 85°C、相対濕度為50% 85%的條件下,使上述單分散乳膠粒自組裝在親水柔性基材的表面,同時在上述溫度和濕度條件下熱引發(fā)乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,得到無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是用溶劑溶解掉所述的無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,得到無裂紋反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體; 所述的無裂紋復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的光子帶隙在250 2600nm之間; 所述的無裂紋反蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體的光子帶隙在150 2500nm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是用溶劑溶解掉所述的無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,得到無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體; 所述的無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的光子帶隙在250 2600nm 之間; 所述的無裂紋且圖案化的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的光子帶隙在150 2500nm 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是所述的親水柔性基材的厚度在O. 01 O. 7mm之間; 所述的親水柔性基材選自錫紙、鋁箔、銅箔、鈦箔、鎳箔中的一種;或選自金屬錫、鋁、銅、鈦、鎳中的兩種以上的金屬合金薄片中的ー種;或者選自聚丙烯酸、聚碳酸酷、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺、空氣等離子體處理過的聚ニ甲基硅氧烷和空氣等離子體處理過的聚氨酯中的ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是所述的單分散乳膠粒的粒徑是80 IlOOnm;選自單分散聚苯こ烯乳膠粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒、單分散ニ氧化硅乳膠粒中的ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是所述的單分散乳膠粒的粒徑是80 IlOOnm ;選自單分散聚苯こ烯乳膠粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)乳膠粒、單分散ニ氧化硅乳膠粒中的ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是所述的水溶性聚合物単體選自丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、丙烯酸、丁烯酸、丁烯醇、甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯及甲基丙烯酸羥こ酯所組成的組中的至少ー種; 所述的聚合物選自聚丙烯酰胺、聚異丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丁烯酸、聚丁烯醇、聚 甲基丙烯酸ニ甲胺こ酯及聚甲基丙烯酸羥こ酯所組成的組中的至少ー種。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是所述的交聯(lián)劑為N-N’ -亞甲基雙丙烯酰胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無裂紋光子晶體的制備方法,其特征是所述的引發(fā)劑是過硫酸鹽和/或偶氮ニ異丁腈;所述的過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨或它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及無裂紋光子晶體的超快速制備方法,本發(fā)明采用旋涂、噴涂或噴墨打印的方法,將單分散乳膠粒、水溶性聚合物單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水混合后得到的混合物乳液均勻涂覆或打印到親水柔性基材表面,然后熱引發(fā)混合物乳液中在單分散乳膠粒之間的水溶性聚合物單體聚合成聚合物,得到以單分散乳膠粒為骨架,在單分散乳膠粒骨架的空隙中填充有聚合物的無裂紋大面積復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體或無裂紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。進(jìn)一步用溶劑溶解掉所述的復(fù)合蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中作為骨架的單分散乳膠粒后,便可以得到無裂紋大面積反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體及無裂紋且大面積圖案化的復(fù)合帶隙的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。
文檔編號C30B29/58GK102691106SQ20111007119
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者周金明, 宋延林, 王京霞 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所
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