[發明專利]等離激元顏色的可擦除打印技術

在審

• 申請號: 202110286988.2
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113085403A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 胡耀武;劉勝;何亞麗;黃正
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B41M5/24
• 分類號: B41M5/24;B41M3/00;B41M5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖明洲

本發明公開了一種等離激元顏色的可擦除打印技術，包括以下步驟：在玻片上沉積一定厚度的反射金屬層；在金屬表面沉積一定厚度的電介質；在電介質表面沉積一定厚度的金屬；采用一定功率，灼燒時間的激光掃描金屬表面生成鮮明的顏色；在掃描后的樣品表面鋪設一層涂有石墨的金屬箔片，然后蓋上透光固體層；采用一定脈沖寬度一定功率的脈沖激光沖擊上述結構擦除顏色。本發明的方法操作要求簡單，通過激光誘導金屬?電介質?反射金屬三層結構的金屬納米結構發生重塑形變，實現對角度不敏感的生動色彩裝飾。通過控制激光功率與曝光時間，該方法能夠確定性和可逆地改變這些納米結構幾何尺寸和結晶度，以實現可控的變色能力。

技術領域

本發明涉及場效應晶體管技術領域，具體涉及一種等離激元顏色的可擦除打印技術。

背景技術

在日常生活中，顏色都是識別、分類和感知物體的重要信息之一。等離激元結構色是由納米結構的金屬表面和光的共振相互作用產生的，它可以控制亞波長范圍內的顏色，分辨率超過衍射極限可達10nm。與傳統染料相比，等離激元結構色表現出色彩鮮艷、飽和度高、顏色可控、清潔環保、永不退色等優異特性。例如，研究人員已經證明，基于局部激光加熱，在小于1mm²的面積上使用等離子共振可以實現極高分辨率的全色打印。這種超小面積，高分辨率的彩色打印技術可能會為多功能圖案著色，防偽標簽和高密度數據存儲等領域創造新的應用。然而，當前等離激元彩色印刷依賴于昂貴且復雜的設備，例如電子束光刻和飛秒激光，這顯然增加了制造成本并限制了生產率。同時，當等離激元結構色被制造到金屬基板上時，顏色信息不能被改變。因此，將等離激元彩色打印技術擴展到等離子體顯示器是一個巨大的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種等離激元顏色的可擦除打印技術，是通過激光誘導金屬-電介質-反射金屬三層結構的金屬納米結構發生重塑形變，實現對角度不敏感的生動色彩裝飾。通過控制激光功率與曝光時間，該方法能夠確定性和可逆地改變這些納米結構幾何尺寸和結晶度，以實現可控的變色能力。

為實現上述目的，本發明提供一種等離激元顏色的可擦除打印技術，包括以下步驟：

(1)在玻片上沉積一定厚度的反射金屬層；

(2)在金屬表面沉積一定厚度的電介質；

(3)在電介質表面沉積一定厚度的金屬；

(4)采用一定功率，灼燒時間的激光掃描金屬表面生成鮮明的顏色；

(5)在掃描后的樣品表面鋪設一層涂有石墨的金屬箔片，然后蓋上透光固體層；

(6)采用脈沖寬度可以為納秒、皮秒、飛秒級等的脈沖激光沖擊上述結構擦除顏色；能夠確定性和可逆地改變這些納米結構幾何尺寸和結晶度，以實現可控的變色能力。

優選地，所述步驟(1)中，反射金屬層可以是Al、Ag、Au等，厚度大于10nm。

進一步地，所述步驟(2)中，電介質可以是Al₂O₃、Ag₂O、SiO₂等，厚度為1nm-300nm。

更進一步地，所述步驟(3)中，金屬可以為Ag、Al、Au、Ti等，厚度為1nm-50nm。

更進一步地，所述步驟(4)中，激光器選用連續出光作業模態(如灼燒時間為6-20ms，激光功率為10％-100％，405nm、532nm等激光器)。

更進一步地，所述步驟(5)中，金屬箔片為鋁箔，厚度為1μm-1mm，透光固體層為透光玻璃，厚度為0.5mm-3cm。

更進一步地，所述步驟(6)中，脈沖寬度可以為納秒、皮秒、飛秒級等，脈沖寬度小于100ns，激光功率密度大于0.1GW/cm²。

本發明具有以下優點和有益效果：