[發明專利]一種可變虹彩色的液晶光子晶體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911307617.7
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111072832B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 周華民;王云明;趙虎;李德群;黃志高;張云;符岳;陳丹
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F212/36;C08F220/10;C08F2/48;C08J7/12;C08F220/14;C08F222/14;C08F222/20;C09K19/02;C09K19/38;C08L25/08;C08L33/12
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明提供一種可變虹彩色的液晶光子晶體材料的制備方法：(1)將乙醇、水和分散劑混合，升溫；(2)將可聚合單體、交聯劑、液晶單體和光引發劑混合；(3)將所述步驟(2)得到的混合物與所述步驟(1)得到的混合物混合；(4)將步驟(3)得到的混合物與引發聚合劑混合，紫外燈照射，在70～100℃、氮氣下保持3～9h，后冷凍干燥，得到膠體微球粉末；(5)將步驟(4)得到的膠體微球粉末完全轉化為熔融態；(6)將步驟(5)得到的物料熱壓成型，后冷卻；(7)將步驟(6)得到的物料進行溶劑刻蝕，風干，得到所述可變虹彩色的液晶光子晶體材料。本發明液晶光子晶體材料，具有可變虹彩色、良好的機械性能、厚度可控、三維尺寸易于拓展延伸制備的優勢。

技術領域

本發明屬于加工成形技術領域，具體涉及一種可變虹彩色的液晶光子晶體材料及其制備方法。

背景技術

光子晶體虹彩色在自然界中隨處可見，如各種顏色的寶石、大閃蝶翅膀、孔雀羽毛、昆蟲表殼等。具體而言，虹彩色與化學色素類的染料、顏料生色原理不同，其是基于可見光波在微納米光子晶體結構中的一系列光學過程所生成的與納米單元尺度相對應的結構色，并具有隨角度變化的特性。虹彩色材料具有角度變色性、綠色環保、光強高、永不褪色等優點，其在顏色、防偽、激光、軍工等領域具有巨大的應用潛力。可變虹彩色的光子晶體材料能夠受溫度、磁或紫外光等條件影響來改變虹彩色，使虹彩色具有多功能性，在生物化學感應器、軍事偽裝和信息存儲及彩色顯示等領域擁有重要的應用價值。

目前，膠體顆粒自組裝法是光子晶體結構材料的主要制備方法，在微小力的作用下納米顆粒緩慢地進行排列，最終獲得納米顆粒周期性排列的光子晶體材料。但是該方法制得的材料存在厚度薄、機械性能差、三維尺寸難以進一步拓展延伸等缺點，而且難以大面積地制備，這些問題嚴重影響了虹彩色光子晶體材料的應用。常規的光子晶體制備技術所制備的光子晶體材料存在的瓶頸難題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供一種可變虹彩色的液晶光子晶體材料及其制備方法。本發明在膠體光子晶體微球的合成過程中摻入液晶分子，通過熱壓成型使摻雜液晶的膠體微球粉末排列為緊密堆疊的有序結構，并利用液晶分子的高溫熔融態增加膠體微球粉末成形時的排列有序程度，隨后通過有機溶劑表面刻蝕去除膠體微球粉末顆粒部分的液晶分子，從而形成高折射率差值以保證液晶光子晶體材料能反射出艷麗虹彩色。隨著液晶分子折射率受溫度、磁或紫外光的改變，所述液晶光子晶體材料實現了同角度下不同波長的虹彩色反射。本發明所述方法制備的液晶光子晶體材料，具有可變虹彩色、良好的機械性能、厚度可控、三維尺寸易于拓展延伸制備的優勢。

用于實現上述目的的技術方案如下：

本發明提供一種可變虹彩色的液晶光子晶體材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

(1)將乙醇、水和分散劑混合，升溫至70～90℃；

(2)將可聚合單體、交聯劑、液晶單體和光引發劑混合，攪拌10～20min；

(3)將步驟(2)得到的混合物和步驟(1)得到的混合物混合；

(4)向步驟(3)得到的混合物和引發聚合劑混合，后紫外燈照射15～30min，在70～100℃、氮氣下保持3～9h，然后在1～100毫托、-30℃下冷凍干燥11～13h，得到膠體微球粉末；

(5)將步驟(4)得到的膠體微球粉末加熱至100～250℃，保溫，直至所述膠體微球粉末完全轉化為熔融態；

(6)將步驟(5)得到的物料在溫度為50～300℃、壓力為150～300MPa的條件下熱壓成型0.5～1h，后冷卻至25℃；

(7)將步驟(6)得到的物料進行溶劑刻蝕，風干，得到所述可變虹彩色的液晶光子晶體材料。