[發明專利]一種多功能光子晶體紙及其制備方法

有效

• 申請號: 201611183732.4
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106589429B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 馬會茹;馬林;唐開;方凱;羅巍;官建國
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L71/02;C08L1/12;C08K9/08;C08K3/22;G02F1/01
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明

本發明屬于光子晶體顯示技術領域，尤其涉及一種多功能光子晶體紙及其制備方法，其包括以下步驟：配制醋酸纖維素溶液，將其與分散有超順磁Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈的聚乙二醇溶液混合，配成鑄膜液；將鑄膜液流延到基板上，施加磁場使鑄膜液呈現超順磁性Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈結構色，于恒溫恒濕下反應得到多功能光子晶體紙。本發明具有以下的主要優點：具有可逆的磁致擦寫與熱致顯隱功能，具有多功能；自顯示時間可通過溫度和PEG分子量的改變進行調節；顯隱溫度和顯隱次數可根據需要進行調整。顯隱溫度可通過PEG分子量進行調節，顯隱次數通過改變CA的含量進行控制。

技術領域

本發明屬于光子晶體顯示技術領域，尤其涉及一種多功能光子晶體紙及其制備方法。

背景技術

紙作為信息載體在傳播文化、信息保護等方面發揮著重要的作用。傳統紙價格便宜、可視性好，但重復利用性差，大量經打印或復印的紙張在一次閱讀后被丟棄，造成了資源浪費和環境破壞。因此研究者開始致力于可重復利用的光子晶體紙的開發。如：德國《先進材料》(Adv.Mater.2003年，第11卷，892頁)報道了嵌有蛋白石結構的聚二甲基硅氧烷光子紙，硅油作為墨水，利用書寫區與背景區溶脹程度不同導致晶格間距差異，從而顯現不同的結構色，開發了具有擦寫功能的光子晶體紙。英國皇家學會的《材料化學雜志C》(J.Mater.Chem.C2013年,第1卷,6151頁)報道了一種基于超順磁Fe₃O₄@SiO₂納米鏈的光子晶體墨水，通過施加和撤除外加磁場完成書寫與擦除功能，由于納米鏈分散在較高粘度的丙三醇中，撤除磁場后能夠暫時維持光子晶體結構色。我國發明專利《一種隱形光子晶體印刷方法》(公開號:102874002A)提供一種隱形光子晶體印刷方法，印刷物在干燥狀態下背景和圖案之間的衍射波長差別很小，圖案不可見。浸入水中，溶脹后的衍射波長差異較大，使得圖案顯現。可見，目前制備的光子晶體紙的擦除和顯隱功能均基于外場對光子晶體帶隙的調控，因此不能同時兼具多種功能，不能展現傳統紙張的多種用途。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有光子晶體紙功能單一問題，為此提供一種兼具可逆擦寫與顯隱功能的多功能光子晶體紙及其制備方法。

本發明所要解決問題可以通過以下技術方案解決：一種多功能光子晶體紙，其包括醋酸纖維素(CA)多孔膜，所述的醋酸纖維素(CA)多孔膜的膜微孔中填充有磁性光子晶體納米鏈的聚乙二醇(PEG)分散液。

所述的光子晶體紙利用超順磁光子晶體納米鏈對外加磁場的響應性完成擦寫功能，借助熱致相變材料PEG的粘度和透明度對溫度的依賴性以及受限空間對磁性納米鏈運動的阻礙性，本發明所述的光子晶體具有磁致擦寫與熱致顯隱多功能。

按上述方案，所述磁性光子晶體納米鏈為超順磁Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈，所述聚乙二醇的分子量為600～2000。

一種多功能光子晶體紙的制備方法，其特征在于包括以下步驟：配制醋酸纖維素溶液，將其與分散有超順磁Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈的聚乙二醇溶液混合，配成鑄膜液；將鑄膜液流延到基板上，施加磁場使鑄膜液呈現超順磁性Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈結構色，于恒溫恒濕下反應得到多功能光子晶體紙。

按上述方案，所述的超順磁Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈的制備方法是：將超順磁性四氧化三鐵納米粒子分散到丙烯酸(AA)的預聚液中，磁化后保持磁場不變同時采用紫外光引發聚合，得到超順磁Fe₃O₄@PAA光子晶體納米鏈。

按上述方案，所述醋酸纖維素溶液的質量分數為5％-10％，醋酸纖維素與聚乙二醇的質量之比為1:9-1:2.