[發明專利]一種簡便調色的無角度依賴性結構色材料的制備方法

在審

• 申請號: 202010162215.9
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111495715A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 陳思;王旭;周立康;馬猛;施燕琴;何薈文
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B05D5/06
• 分類號: B05D5/06;B05D7/24;B05D3/04;C09D1/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發明涉及結構色材料技術領域，為解決傳統結構色材料制備工藝繁瑣，具有角度依賴性，色彩調控難度大的問題，提供了一種簡便調色的無角度依賴性結構色材料的制備方法，包括以下步驟：（1）制備兩種不同粒徑的單分散納米粒子A1和A2；（2）用黑色素材料分別包覆，得到兩種不同粒徑的單分散核殼納米粒子B1和B2；（3）分散于去離子水中，超聲分散，得到分散液C；（4）將分散液C加入至噴槍中的液體槽中，對基材噴涂，再噴出氣流，快速干燥基材上的分散液C，重復若干次，得到無角度依賴性結構色材料。本發明通過使用兩種不同粒徑的納米粒子混合液，調節兩種納米粒子的質量比，高效調控結構色材料的色度。

技術領域

本發明涉及結構色材料技術領域，尤其涉及一種簡便調色的無角度依賴性結構色材料的制備方法。

背景技術

如今，高度發達的科學技術給予了人們豐富的物質生活，但隨科技發展產生的環境問題也已經不可忽視。在顏料領域，大多數國家已經對含重金屬或致癌化學物質的顏料進行了嚴格限制，因此開發更安全的顏料具有重要的科學與社會意義。

結構色就是一種更為安全的顏色。不同于色素、染料通過分子對光進行選擇性吸收從而產生顏色，結構色是一種物理生色現象，它擁有與光波長匹配的特殊微納結構，能夠與光發生干涉、衍射、散射等作用從而產生顏色。由于其獨特的機理，結構色具有顯色穩定、永不褪色等特點，還避免了傳統色素、染料中化學物質所帶來的環境污染，因此結構色材料在顏料領域擁有極大的應用潛力。

然而，結構色在實際應用中也有所局限，第一，制備過程復雜，往往需要幾十個小時甚至幾天；第二，由于周期性微納結構，結構色會隨觀察角度的改變而呈現不同的顏色，具有角度依賴性；第三，調控色彩手段繁瑣低效，并且角度依賴性也使得結構色顏色的調控變得更加困難。這些問題都極大地限制了結構色材料在顯示、傳感等領域中的應用。

中國專利文獻上公開了“使用噴涂方法制備聚合物膠體光子晶體膜的方法”，其公告號為CN101260194A，該發明使用單分散的乳膠粒子懸浮液空氣噴涂制備得到光子晶體結構色材料。此方法雖然可以快速簡單、大面積制備結構色材料，但得到的結構色材料依然具有角度依賴性，且無法簡便調控結構色材料的顏色。現有的制備技術限制了結構色材料的顏色調控，某一尺寸的乳膠粒子只對應一種單一的顏色，如果想要得到全可見光范圍的顏色，需要浪費大量的材料和時間去制備不同尺寸的乳膠粒子。因此，研究和開發具有一種簡便調控無角度依賴性結構色材料顏色的方法具有重要的科學和社會意義。

發明內容

本發明為了克服傳統結構色材料制備工藝繁瑣，具有角度依賴性，色彩調控難度大的問題，提供了一種操作簡單、可實現高效調控色度、飽和度、亮度的簡便調色的無角度依賴性結構色材料的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種無角度依賴性結構色材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）分別制備兩種不同粒徑的單分散納米粒子A1和A2；

（2）用黑色素材料分別包覆單分散納米粒子A1和A2，得到兩種不同粒徑的單分散核殼納米粒子B1和B2；以黑色素材料為殼，單分散納米粒子為核的核殼納米粒子，其中黑色素材料可以有效降低非晶態結構中的多重非相干散射，同時在可見光范圍具有寬譜的強吸光能力，在非共振波長處降低材料的反射率，從而增加結構色的飽和度；

（3）將單分散核殼納米粒子B1和B2分散于去離子水中，超聲分散，得到分散液C；

（4）將分散液C加入至噴槍中的液體槽中，調節參數后，對準基材進行噴涂，使用噴槍噴涂一層分散液C后，再使用噴槍噴出氣流，快速干燥基材上的分散液C，重復該步驟若干次，得到無角度依賴性結構色材料。