[發明專利]一種單層密排微球薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202210581812.4
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN115010968B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 代如成;王昱森;劉憬行;王中平;張增明
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L25/06;C08J7/00;C08L67/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發明公開一種單層密排微球薄膜的制備方法，包括如下步驟：(1)采用無水乙醇制備微球膠體溶液；(2)將微球膠體溶液進行超聲分散，使微球膠體溶液中的微球呈單分散狀態，得到超聲分散后的微球膠體溶液；(3)將步驟(2)所得的超聲分散后的微球膠體溶液均勻滴加到基片表面，得到微球溶液的基片；(4)將微球溶液的基片放置于電磁振動臺表面，并將振動臺設置為混合振動模式，進行混合振動處理，有機分散劑自然揮發，得到單層密排微球薄膜。本發明的方法具有操作簡單，成本低，成膜質量高的優點。該方法能夠制備大面積高質量單層密排微球薄膜，是制備微球薄膜的一種通用方法，適用且不限于PS、SiOsubgt;2/subgt;微球。

技術領域

本發明涉及光學及材料制備領域，具體為一種單層密排微球薄膜的制備方法。

背景技術

自從光子晶體概念被提出以來，國內外學者對光子晶體進行了大量研究。光子晶體是一種介電常數呈周期性變化的特殊介電結構，這種結構可以使特定頻率的光在其中傳播時發生布拉格散射，從而禁止特定波段的光通過，通過控制其結構參數，就可以獲得不同色相的顏色。結構色具有高亮度、高飽和度、永不褪色等優點，研究人員采用各種方法復制這種結構。隨著現代材料技術發展，國內外將薄膜技術與微納米材料技術結合，通過特定的微納結構對光的衍射、散射和干涉效應來實現顯色效果。中國專利(CN?108341600?A)公開了一種在玻璃表面制備單層SiO₂微球薄膜的方法，主要通過旋涂法在玻璃基底表面制備表面覆蓋率81％的單層SiO₂微球薄膜。該方法難以有效地制備大面積的單層SiO₂微球薄膜，而且薄膜存在較大的孔洞。中國專利(CN?110128685?A)公開了一種大面積高質量單層PS微球薄膜的溶液自組裝方法，主要采用1-丁醇和乙醇混合液稀釋高濃度的PS微球溶液，在稀釋過程中加入了少量的NaCl降低微球之間的靜電力。該方法制備單層SiO₂微球薄膜中引入了1-丁醇和NaCl雜質，且SiO₂微球之間存在較大間隙，是非緊密排列的。中國專利(CN112724438?A)公開了一種膠體微球單層薄膜的自組裝制備方法及其裝置，在水槽中將膠體微球與酒精的混合液滴入表面有一層去離子的玻璃片上，得到膠體微球單層薄膜，實驗設備和流程較為復雜。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種大面積單層密排微小球薄膜的制備方法。所述方法為一種在玻璃基片或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面制備大面積單層聚苯乙烯(PS)、SiO₂微球薄膜的方法。將稀釋的微球溶液滴入玻璃基片(或PET)表面，利用振動臺對基片進行水平/垂直方向混合振動，單分散膠體微球通過自然沉降方式快速自組裝，形成密堆排列的單層微球薄膜。該方法是一種制備微球薄膜的通用方法，適用于制備大面積高質量PS、SiO₂微球薄膜，且不限于制備PS、SiO₂微球薄膜。

本發明中術語“大面積”是指面積為1～20平方厘米。

本發明中術語術語“密排”是指相鄰微球之間的距離為1.01～1.2倍微球直徑。

本發明中，微球的直徑為5～20微米。

本發明中，薄膜的厚度為單個微球直徑，即5～20微米。

本發明采用如下技術方案：一種單層密排微球薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用無水乙醇制備微球膠體溶液；

(2)將微球膠體溶液進行超聲分散，使微球膠體溶液中的微球呈單分散狀態，得到超聲分散后的微球膠體溶液；

(3)將步驟(2)所得的超聲分散后的微球膠體溶液均勻滴加到基片表面，得到微球溶液的基片；

(4)將微球溶液的基片放置于電磁振動臺表面，并將振動臺設置為混合振動模式，進行混合振動處理，有機分散劑自然揮發，得到單層密排微球薄膜。