光子晶體結(jié)構(gòu)色在新型顏料、光學(xué)傳感和綠色印刷領(lǐng)域都有重要應(yīng)用,但簡單、低成本地制備高質(zhì)量的光子晶體結(jié)構(gòu)色仍是一項挑戰(zhàn)性課題。為此本研究利用之前研究中提出的多分散顆粒直接分級組裝光子晶體的策略,構(gòu)建了一種低成本制備光子晶體結(jié)構(gòu)色墨汁的新方法。該法利用廉價易得的多分散二氧化硅納米顆粒,直接組裝出具有不同顏色的光子晶體區(qū)帶,經(jīng)分級收集和重新分配,即可獲得不同結(jié)構(gòu)色的懸浮性墨汁,可直接用于書寫或繪制結(jié)構(gòu)色圖案,有望用于低成本制備彩色包裝材料。 

【文章來源】：數(shù)字印刷. 2020,(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

顆粒粒徑變異系數(shù)為40%和50%的多分散SiO2納米顆粒經(jīng)過分級組裝得到的單分散顆粒的透射電鏡圖

由分級組裝所得的單分散顆粒經(jīng)過多次清洗，可消除吸附離子的干擾，增強顆粒間的靜電作用[18]，實現(xiàn)快速組裝高質(zhì)量光子晶體結(jié)構(gòu)色。圖2a表明，由粒徑變異系數(shù)為50%的多分散合成顆粒分級產(chǎn)生的247nm顆粒，按40%（體積分?jǐn)?shù)）重新分散水溶液中，只需靜置20s即可出現(xiàn)可目視的粉紅色，40s出現(xiàn)大面積的結(jié)構(gòu)色組裝區(qū)。這個過程是循環(huán)可逆的，被打散的懸浮態(tài)光子晶體在靜置30s后即可恢復(fù)到90%的反射強度；再經(jīng)微晃動立刻松散至低于10%，靜置后又能快速恢復(fù)組裝（如圖2）。這種循環(huán)可逆的組裝懸浮液，可直接用作一種墨汁使用。2.3 結(jié)構(gòu)色墨汁用于書寫繪圖

所得光子晶體墨汁，其結(jié)構(gòu)色可通過調(diào)整顆粒大小和濃度或它們的組合進行調(diào)控，組合出所需的顏色，以適合不同目的書寫繪圖。圖3a是用215nm SiO2顆粒的45%（體積分?jǐn)?shù)）水懸浮液書寫的毛筆字，其色度鮮亮，反射峰半高寬僅23nm。用50%多分散顆粒分級得到的195nm和247nm顆粒，經(jīng)過重新清洗、分散后形成體積分?jǐn)?shù)為40%懸浮墨汁，用于繪圖，得到了彩色蝴蝶，其反射峰半高寬分別達(dá)到14nm和12nm（如圖3b）。這兩個實驗說明從多分散顆粒經(jīng)分級耦合自組裝，易于制備出所需的結(jié)構(gòu)色墨汁。這種只形成于水分散體系的結(jié)構(gòu)色，對環(huán)境無毒害、無污染，非常綠色環(huán)保，有巨大的開發(fā)價值。3 結(jié)論


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