近年來,關于結構色的研究成為光學領域的研究熱點,所謂結構色是指依靠材料內部結構與光相互作用所產生的一種光學效果,由于其具有高飽和度,高亮度以及永不褪色的特點,受到了學界及工業(yè)界的廣泛關注,尤其是人工制備的光子晶體產生的結構色更是成為該領域的焦點。光子晶體是產生結構色的理想結構,因其獨特的光子帶隙能夠實現(xiàn)對光的操控。但自然界存在的天然的光子晶體蛋白石結構較為稀少,且結構色不可調,所以基于人工制備的光子晶體結構色成為當下研究的熱點。為了研究如何制備高性能,高質量的光子晶體以及對其帶隙性能的研究,現(xiàn)將主要研究內容概括如下:（1）采用改進的Stober法,通過改變實驗過程中正硅酸乙酯（TEOS）,氨水,反應溫度以及反應時間,成功制備了單分散性良好、不同粒徑的Si02微球,并利用紅外光譜儀,掃描電鏡以及X射線衍射等檢測方法對合成的Si02微球進行表征。利用不同粒徑的SiO2微球制備了光子晶體結構色薄膜,結果表明,光子晶體與光相互作用的結果符合布拉格衍射定律。隨著微球粒徑的不斷增大,光子晶體結構色薄膜光子帶隙所對應的中心波長向長波方向移動,即發(fā)生了紅移。隨著入射角度的不斷增大,光子帶隙所對應的中心... 

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 顏色的定義及分類
        1.2.1 顏色的起源
        1.2.2 顏色的分類
        1.2.3 結構色的產生機理
    1.3 光子晶體及其生色機理
        1.3.1 光子晶體簡介
        1.3.2 光子晶體的分類
        1.3.3 光子晶體結構色的特點及性質
        1.3.4 光子晶體的制備方法
    1.4 光子晶體的理論分析方法
    1.5 光子晶體結構色的應用
    1.6 本課題的研究內容、意義
第二章 研究內容與方法
    2.1 實驗材料及所用儀器設備
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗儀器與設備
    2.2 樣品制備
        2.2.1 單分散SiO_2微球的制備
        2.2.2 單分散PS微球的制備
        2.2.3 SiO_2光子晶體結構色薄膜的制備
        2.2.4 PS光子晶體結構色薄膜的制備
        2.2.5 SiO_2光子晶體結構色薄膜的熱處理
    2.3 分析測試方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.2 熱重分析法(TG)
        2.3.3 X射線衍射分析
        2.3.4 紅外光譜分析
        2.3.5 紫外可見分光光度計(UV-vis)
    2.4 小結
第三章 SiO_2微球的制備及光學性能研究
    3.1 SiO_2微球的測試及表征
        3.1.1 SiO_2微球的紅外吸收光譜測試
        3.1.2 SiO_2微球的XRD測試
        3.1.3 SiO_2微球的熱重分析
        3.1.4 反應條件對SiO_2微球粒徑的影響
        3.1.5 差速離心對SiO_2微球粒徑的影響
        3.1.6 SiO_2微球表面形貌分析
    3.2 SiO_2結構色薄膜的光學性質表征
        3.2.1 SiO_2結構色薄膜帶隙性能分析
        3.2.2 SiO_2結構色薄膜的光學圖分析
        3.2.3 入射角度變化對光子帶隙的影響
        3.2.4 不同熱處理處理溫度對光子帶隙的影響
    3.3 結論
第四章 聚苯乙烯微球的制備及光學性能研究
    4.1 PS微球的測試與表征
        4.1.1 PS微球的紅外吸收光譜測試
        4.1.2 PS微球的XRD光譜測試
        4.1.3 PS微球的熱重曲線分析
        4.1.4 PS微球的表面形貌分析
    4.2 PS結構色薄膜的光學性質表征
        4.2.1 PS結構色薄膜表面形貌分析
        4.2.2 PS結構色薄膜帶隙性能分析
        4.2.3 PS結構色薄膜光學圖分析
    4.3 結論
第五章 二維三角晶格介質球光子晶體帶隙性能研究
    5.1 二維球狀光子晶體帶隙的仿真與分析
        5.1.1 三角晶格光子晶體物理模型及其布里淵區(qū)
        5.1.2 不同條件對光子晶體帶隙的影響
    5.2 結論
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
附錄
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Simultaneous dual-contrast three-dimensional imaging in live cells via optical diffraction tomography and fluorescence[J]. CHEN LIU,MICHAEL MALEK,IVAN POON,LANZHOU JIANG,ARIF M.SIDDIQUEE,COLIN J.R. SHEPPARD,ANN ROBERTS,HARRY QUINEY,DOUGUO ZHANG,XIAOCONG YUAN,JIAO LIN,CHRISTIAN DEPEURSINGE,PIERRE MARQUET,SHAN SHAN KOU.  Photonics Research. 2019(09)
[2]應用COMSOL對二維三角晶格光子晶體帶隙仿真[J]. 張雁茗,逯貴禎.  中國傳媒大學學報(自然科學版). 2017(03)
[3]SiO2微球自組裝可控結構色薄膜的研究[J]. 喬路,李意,崔永明.  武漢紡織大學學報. 2017(03)
[4]寬帶法布里-珀羅諧振腔天線[J]. 冀璐陽,傅光,張志亞,龔書喜.  西安電子科技大學學報. 2017(01)
[5]具有光子晶體結構色的蠶絲織物制備及性能表征[J]. 付國棟,劉國金,黃江峰,周嵐,邵建中.  蠶業(yè)科學. 2013(03)
[6]Mo-SiO2太陽選擇性吸收涂層的空氣高溫熱穩(wěn)定性[J]. 魏其睿,王健,李德杰,殷志強.  太陽能學報. 2011(08)
[7]光子晶體的結構色[J]. 張克勤,袁偉,張驁.  功能材料信息. 2010 (Z1)
[8]單分散性sio2膠體微球自組裝光子晶體的實驗研究[J]. 陳世坤,葛文萍.  激光雜志. 2010(01)
[9]碧鳳蝶翅膀上的一維光子結構[J]. 秦佑華,劉鋒,殷�，|,王玉蘭,劉曉晗,趙利.  科學通報. 2007(18)
[10]熱重-質譜聯(lián)用（TG-MS）技術應用進展[J]. 閆金定,崔洪,楊建麗,劉振宇.  分析測試學報. 2003(04)

博士論文
[1]自然光子結構研究及其仿生人工制備與應用[D]. 董必勤.復旦大學 2011
[2]結構色成色機理與制備方法研究[D]. 殷�，|.復旦大學 2008
[3]甲蟲的結構色與結構變色研究[D]. 劉鋒.復旦大學 2008

碩士論文
[1]聚苯乙烯三維光子晶體結構色薄膜的研究[D]. 茍紫娟.陜西科技大學 2016
[2]蛋白石光子晶體結構色薄膜的研究[D]. 蓋言成.陜西科技大學 2015
[3]微米級單分散聚苯乙烯微球的制備及其自組裝[D]. 邢麒麟.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[4]甲蟲的結構色及光澤度產生機理研究[D]. 姜麗萍.復旦大學 2010



本文編號：3730489