[發明專利]一種具有二維反蛋白石結構的多孔PDMS薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202210528408.0
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114736521B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 李姝靚;麥賢敏
• 申請（專利權）人: 西南民族大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08J9/26;C08J5/18
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

本發明涉及一種具有二維反蛋白石結構的多孔PDMS薄膜及其制備方法，制備方法包括以下步驟：將單分散的聚苯乙烯PS微球通過自組裝排布的方法形成有序的三維周期性結構即膠體晶體的薄膜，再將制得的薄膜浸入乙醇中，取出，干燥，退火，將硅油和PDMS預聚物的混合物涂覆于PS自組裝薄膜表面，再將PDMS預聚物旋涂覆于該薄膜上，固化，去除聚苯乙烯PS微球，制得具有二維反蛋白石結構的多孔PDMS薄膜。本發明提供了一種以固體基底上多層聚苯乙烯膠粒晶體為模板，制備二維反蛋白石結構薄膜的方法，提升二維反蛋白石結構薄膜的成膜質量。該制備方法工藝簡單、成本廉價，省去單層聚苯乙烯膠粒晶體的轉移工序，克服了現有技術中因單層聚苯乙烯微球轉移而產生缺陷及引入雜質的問題。獲得的具有二維反蛋白石結構的多孔PDMS薄膜具有獨特的光學效應，可應用于智能顯示、交通安全反光設施、防偽標簽、結構色涂層和裝飾等領域。

技術領域

本發明涉及一種PDMS薄膜及其制備方法和應用，尤其涉及一種具有二維反蛋白石結構的多孔PDMS薄膜及其制備方法和在智能顯示、交通安全反光設施、防偽標簽、結構色涂層和裝飾領域的應用。

背景技術

色素色在使用過程中面臨著變色、褪色等顏色發生變化的問題，這是因為顏料在環境因素作用下發生了物理或化學變化。而對于結構色而言，只要微觀結構保持完整就能達到永不褪色的效果，引起了科研工作者越來越廣泛的關注。一般來說，結構色是由于光入射到某種特殊的微納結構發生特殊的傳播方式(干涉、衍射和散射等)而產生的各種顏色。與傳統基于染料/顏料的著色劑產生的化學色相比，結構色具有成本效益高、環境友好、高保真度、穩定性、多樣的光學響應和可持續性等顯著優點。鑒于結構色的諸多優點和越來越深入的研究，結構色已經被應用于越來越多的領域，如：涂料、傳感、顯示技術和安全。薄膜干涉、衍射光柵、光散射、光子晶體、表面等離激元共振等是產生結構色的主要形式。其中，光子晶體有周期性變化的介電常數，可以影響光子的傳播，在許多功能領域具有廣泛的應用。光子帶隙由晶格常數、有效折射率對比度和填充因子決定。如果將具有足夠高的折射率對比度的材料和在所需光譜范圍內具有低吸收率的材料結合使用，則位于光子帶隙內的光波將從光子晶體反射而不發生吸收。光子晶體的反射或衍射遵循布拉格定律。二維光子晶體在可加工性方面和傳播特性方面具備一定的優勢，越來越受到研究人員的廣泛關注。二維蛋白石結構/平面光柵可以通過多種方法設計和制備，包括復雜且昂貴的全息光刻技術，以及通過二氧化硅或不同聚合物的膠體球的自組裝制備的人工蛋白石結構。后者的優點是成本低。但是受自然缺陷的限制，在某些情況下會產生一定程度的無序。人工蛋白石結構也可以作為模板制備反蛋白石結構。反蛋白石是一種有序的多孔材料，它是通過將某種材料的前驅體滲透到蛋白石結構中，然后將球體去除而形成的。如果使用足夠高折射率的材料，反蛋白石結構可望實現完全光子帶隙。研究人員對膠體自組裝制備人工蛋白石結構以及相應的反蛋白石結構的方法的興趣正不斷增長。

現有技術中，在制備二維反蛋白石結構材料時，通常以單層聚苯乙烯膠粒晶體為模板：一定溫度下，一定質量比乙醇和水作為分散介質的懸浮液氣-液界面處，自組裝出單層聚苯乙烯膠粒晶體，再將氣-液界面處的單層聚苯乙烯膠粒晶體轉移到固體基底上，將前驅體溶液填充到膠體晶體模板微球的間隙中并固化，去除單層聚苯乙烯膠體晶體模板得到二維反蛋白石結構。然而，在該過程中，易引入污染物及雜質，破壞有序結構。這些都會影響后續二維反蛋白石結構的結構與性能，因此開發簡便無損無污染的大規模無缺陷有序的二維反蛋白石結構薄膜制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，省去單層聚苯乙烯膠粒晶體的轉移工序，避免單層聚苯乙烯微球由于轉移而產生缺陷及引入雜質的現象。提供一種以固體基底上多層聚苯乙烯膠粒晶體為模板，制備二維反蛋白石結構薄膜的方法，提升二維反蛋白石結構薄膜的成膜質量。

本發明首次以多層聚苯乙烯膠體晶體為模板，提出一種具有二維反蛋白石結構的多孔PDMS薄膜的制備方法，該制備方法包括以下步驟：