基于色素/微球复合结构基元的仿生光子晶体结构生色研究
发布时间：2021-11-18 12:39
光子晶体是由两种或两种以上具有不同介电常数的材料在空间按照一定的周期性排列而成的一类光学材料,通过控制其中光子禁带的位置,可获得仿生结构色效果。目前,为了得到显眼的结构色效果,大多数研究者在构造光子晶体生色结构时均选择利用色素对基底进行底色预处理,这势必造成制备工序繁杂,甚至产生过多的能耗。如何缩减基底预处理工序,直接在基材上构筑生色鲜艳明亮的光子晶体结构的研究是近年的热点课题。本文设计和制备适宜构筑仿生光子晶体生色结构的色素/聚合物复合结构基元,然后以其为生色主体分别制备喷印墨水和液态颜料,再通过数码喷印和手绘两种方式将墨水和颜料直接应用于未经底色预处理的基材上构筑光子晶体结构生色图案。研究将为采用胶体微球自组装法在未经底色预处理的基材上构筑光子晶体生色结构提供有效实验数据。本文的主要研究内容包括以下三个方面:（1）采用无皂乳液聚合法制备聚（苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯）（P（St-MAA-BA））微球,然后以其为种子,通过溶胀吸附法制备分散染料与P（St-MAA-BA）复合结构基元（记作分散染料@P（St-MAA-BA）微球）,探究聚合反应参数对P（St-MAA-BA）微球粒径和...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１光子晶体结构示意图．??“”
浙江理工大学硕士学位论文?基于色素／微球复合结构基元的仿生光子晶体结构生色研宄??沉积、离心沉积、电泳沉积、重力沉降等。如图１．２所示，李伟斌等人在实践十号返回??式卫星上开展空间胶体自组装实验，阐明了重力在胶体微球组装过程中的作用，进一步揭??示了胶体自组装现象，为制作大面积高质量的胶体晶体提供理论支持，为未来制备出具有??实用价值的光子晶体器件打下了基矗丁娇［３４］等人使用垂直沉积法自组装，在特定环境下，??将Ｓｉ０２的水或乙醇分散液组装在纺织基材上，得到了规整有序的蛋白石光子晶体结构，使??纺织品拥有了五彩缤纷的视觉效果。蒋勋等人［３５］利用垂直沉积法和离心组装法对聚苯乙烯??微球胶体晶体进行组装。通过对比了两种组装方法，认为离心组装法制备周期短，能适用??不同粒径的微球，当对结构有序程度要求比较高时，可采用离心组装法。??⑷?ｉｎ??警咖■??图１．２（ａ）空间实验原理示意图；（ｂ）宏观相机中观察到的液滴轮廓；??（ｃ）显微镜中观察到的胶体颗粒运动．??（２）喷印法??数码喷印法是将目标图案通过软件计算输入到计算机内，经系统计算后，再由程序控??制数控墨水分配系统把彩色喷印墨水直接施加在织物上，直到图案的形成。有研宄人员将??数码喷印技术应用到光子晶体的制备中，并命名为数码喷印自组装。这种方法构图精细，??准确定位，效率较高且可批量化生产，促进了光子晶体结构色的实际应用。Ｐａｒｋ课题组［３６，３７］??利用喷墨打印设备，将单分散ＰＳｔ胶体微球通过由微机控制且带有压电装置的打印喷头，??施加到超疏水基底上，得到微阵列光子晶体。光子晶体墨滴干燥后，排列规整，基材适应??性广泛，如图１．３所示。Ｃｕｉ等人［３８
浙江理工大学硕士学位论文?基于色素／微球复合结构基元的仿生光子晶体结构生色研究??：鈣话热第＿?＇?＾?＾＇Ｍ??ｗｒｎｍｍ＾?ｍ??：ｒｉ．？ｆ￣ｅ＾－－ｉ?＊ｒＴｓａ?｛ｓ．Ｃ＊！３ｔ＾．■ｇＥ；３（Ｂｉ＿ｉＡ１Ｅ．；＿＿Ｓｇ．．?．＇ＪｗＣ?＾ｇｒｉ５＾．ｌ￣ａ＞?｜??图１．３由二氧化硅微球墨水在多种基材上喷墨打印所构筑图案的ＳＥＭ图像．其中，（ａ）硅片，??（ｂ）?Ｃｕ?薄膜和（ｃ）?ＯＴＳ－ＳＡＭ?膜．??ｗ?ｘ?／，＾（ｂ）?Ｗ??￥ｉ?：？?＾．?：?，＿??欄，广?＼?＇?＾?．?．．??ｍｍｍａ—ｍ?Ｖｙ?ａｎｗｉ—ｎ??Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ?ａｉｒ?＾＾７?Ｖ１?°ｙ°＼??＞Ｓ?Ｃ￥：ｆＨ??ＬａＣｓＳｅｎｓｉｏｎ?，??图１．４大面积快速喷印法制备胶体光子晶体原理图．??（３）刮涂法??刮涂法通常指采用涂布器进行机械自动或手工涂装以得到特定厚度薄膜的一种镀膜??方法。包括辊压涂布和刮刀涂布。近几年，有研宄人员将刮涂法引入光子晶体的制备中，??以此来组装光子晶体，正是由于这种方法简便快捷，可大面积应用这一特点。ＹａｎｇＨ等人??［３９］利用刀片涂层法，首先将固定的９０°剃刀刀片放在基底上，把悬浮液沿着叶片侧壁分配??到基材上，然后用注射泵以受控速度拖动基底，刀片可以将胶体悬浮液均匀地铺展在基底??上，使液态颜料在不同基底上简单快速大面积的构建光子晶体结构色，如图１．５所示。该??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷墨打印量子点薄膜的形貌控制[J]. 雷霄霄,叶芸,林楠,陈恩果,郭太良. 光子学报. 2019(06)
[2]非离子表面活性剂在低阶煤表面的吸附特性及其对润湿性的影响[J]. 贺萌,由晓芳,张伟,李琳. 中国科技论文. 2017(15)
[3]彩色羧基荧光微球的制备[J]. 张小燕,周齐洋. 中国医疗器械信息. 2017(09)
[4]SiO2胶体微球在真丝织物上的垂直沉积自组装研究[J]. 周岚,丁姣,吴玉江,董凌翔,邵建中. 丝绸. 2016(05)
[5]空间中的胶体自组装现象[J]. 李伟斌,蓝鼎,王育人. 力学与实践. 2016(02)
[6]反相微乳液法制备CdTe@SiO2荧光微球及其荧光性能研究[J]. 宁振动,张纪梅,魏君,成耀宇. 天津工业大学学报. 2012(01)
[7]光子晶体的结构色[J]. 张克勤,袁伟,张骜. 功能材料信息. 2010(Z1)
[8]基于二维光子晶体的微纳全光显示[J]. 李宝军. 激光与光电子学进展. 2007(02)
博士论文
[1]基于ZrO2反蛋白石光子晶体构建的纺织品仿生结构生色研究[D]. 柴丽琴.浙江理工大学 2019
[2]纺织基材上纳米微球自组装仿生光子晶体结构生色研究[D]. 刘国金.浙江理工大学 2017
硕士论文
[1]响应型光子晶体的构筑及其在结构色印刷中的应用[D]. 陈柯.华东师范大学 2018
[2]基于液态光子晶体的多孔传感器[D]. 朱碧婷.华东师范大学 2018
[3]活性染料/胶体微球复合型墨水的制备及其在纺织品结构生色中的应用[D]. 陈洋.浙江理工大学 2018
[4]聚丙烯酸类高分子水凝胶的超声合成及其溶胀吸附性能研究[D]. 候海前.江苏大学 2017
[5]基于相变材料光子晶体纸的制备及其温控显示/隐藏功能研究[D]. 马林.武汉理工大学 2017
[6]活性蓝49/P（ST-BA-VBT）复合共聚物微球的制备及在染色中的应用[D]. 郭子婧.天津工业大学 2017
[7]分散染料/P（St-BA-MAA）聚合物微球的制备及喷墨性能研究[D]. 宋亚伟.青岛大学 2016
[8]SiO2胶体微球的制备及其在纺织品上自组装结构生色中的应用[D]. 吴玉江.浙江理工大学 2016
[9]色彩增强型聚苯乙烯光子晶体制备及性能研究[D]. 林涛.大连理工大学 2014
[10]彩色微球的制备及其应用[D]. 曾佳.江南大学 2013
本文编号：3502914
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１光子晶体结构示意图．??“”
浙江理工大学硕士学位论文?基于色素／微球复合结构基元的仿生光子晶体结构生色研宄??沉积、离心沉积、电泳沉积、重力沉降等。如图１．２所示，李伟斌等人在实践十号返回??式卫星上开展空间胶体自组装实验，阐明了重力在胶体微球组装过程中的作用，进一步揭??示了胶体自组装现象，为制作大面积高质量的胶体晶体提供理论支持，为未来制备出具有??实用价值的光子晶体器件打下了基矗丁娇［３４］等人使用垂直沉积法自组装，在特定环境下，??将Ｓｉ０２的水或乙醇分散液组装在纺织基材上，得到了规整有序的蛋白石光子晶体结构，使??纺织品拥有了五彩缤纷的视觉效果。蒋勋等人［３５］利用垂直沉积法和离心组装法对聚苯乙烯??微球胶体晶体进行组装。通过对比了两种组装方法，认为离心组装法制备周期短，能适用??不同粒径的微球，当对结构有序程度要求比较高时，可采用离心组装法。??⑷?ｉｎ??警咖■??图１．２（ａ）空间实验原理示意图；（ｂ）宏观相机中观察到的液滴轮廓；??（ｃ）显微镜中观察到的胶体颗粒运动．??（２）喷印法??数码喷印法是将目标图案通过软件计算输入到计算机内，经系统计算后，再由程序控??制数控墨水分配系统把彩色喷印墨水直接施加在织物上，直到图案的形成。有研宄人员将??数码喷印技术应用到光子晶体的制备中，并命名为数码喷印自组装。这种方法构图精细，??准确定位，效率较高且可批量化生产，促进了光子晶体结构色的实际应用。Ｐａｒｋ课题组［３６，３７］??利用喷墨打印设备，将单分散ＰＳｔ胶体微球通过由微机控制且带有压电装置的打印喷头，??施加到超疏水基底上，得到微阵列光子晶体。光子晶体墨滴干燥后，排列规整，基材适应??性广泛，如图１．３所示。Ｃｕｉ等人［３８
浙江理工大学硕士学位论文?基于色素／微球复合结构基元的仿生光子晶体结构生色研究??：鈣话热第＿?＇?＾?＾＇Ｍ??ｗｒｎｍｍ＾?ｍ??：ｒｉ．？ｆ￣ｅ＾－－ｉ?＊ｒＴｓａ?｛ｓ．Ｃ＊！３ｔ＾．■ｇＥ；３（Ｂｉ＿ｉＡ１Ｅ．；＿＿Ｓｇ．．?．＇ＪｗＣ?＾ｇｒｉ５＾．ｌ￣ａ＞?｜??图１．３由二氧化硅微球墨水在多种基材上喷墨打印所构筑图案的ＳＥＭ图像．其中，（ａ）硅片，??（ｂ）?Ｃｕ?薄膜和（ｃ）?ＯＴＳ－ＳＡＭ?膜．??ｗ?ｘ?／，＾（ｂ）?Ｗ??￥ｉ?：？?＾．?：?，＿??欄，广?＼?＇?＾?．?．．??ｍｍｍａ—ｍ?Ｖｙ?ａｎｗｉ—ｎ??Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ?ａｉｒ?＾＾７?Ｖ１?°ｙ°＼??＞Ｓ?Ｃ￥：ｆＨ??ＬａＣｓＳｅｎｓｉｏｎ?，??图１．４大面积快速喷印法制备胶体光子晶体原理图．??（３）刮涂法??刮涂法通常指采用涂布器进行机械自动或手工涂装以得到特定厚度薄膜的一种镀膜??方法。包括辊压涂布和刮刀涂布。近几年，有研宄人员将刮涂法引入光子晶体的制备中，??以此来组装光子晶体，正是由于这种方法简便快捷，可大面积应用这一特点。ＹａｎｇＨ等人??［３９］利用刀片涂层法，首先将固定的９０°剃刀刀片放在基底上，把悬浮液沿着叶片侧壁分配??到基材上，然后用注射泵以受控速度拖动基底，刀片可以将胶体悬浮液均匀地铺展在基底??上，使液态颜料在不同基底上简单快速大面积的构建光子晶体结构色，如图１．５所示。该??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷墨打印量子点薄膜的形貌控制[J]. 雷霄霄,叶芸,林楠,陈恩果,郭太良. 光子学报. 2019(06)
[2]非离子表面活性剂在低阶煤表面的吸附特性及其对润湿性的影响[J]. 贺萌,由晓芳,张伟,李琳. 中国科技论文. 2017(15)
[3]彩色羧基荧光微球的制备[J]. 张小燕,周齐洋. 中国医疗器械信息. 2017(09)
[4]SiO2胶体微球在真丝织物上的垂直沉积自组装研究[J]. 周岚,丁姣,吴玉江,董凌翔,邵建中. 丝绸. 2016(05)
[5]空间中的胶体自组装现象[J]. 李伟斌,蓝鼎,王育人. 力学与实践. 2016(02)
[6]反相微乳液法制备CdTe@SiO2荧光微球及其荧光性能研究[J]. 宁振动,张纪梅,魏君,成耀宇. 天津工业大学学报. 2012(01)
[7]光子晶体的结构色[J]. 张克勤,袁伟,张骜. 功能材料信息. 2010(Z1)
[8]基于二维光子晶体的微纳全光显示[J]. 李宝军. 激光与光电子学进展. 2007(02)
博士论文
[1]基于ZrO2反蛋白石光子晶体构建的纺织品仿生结构生色研究[D]. 柴丽琴.浙江理工大学 2019
[2]纺织基材上纳米微球自组装仿生光子晶体结构生色研究[D]. 刘国金.浙江理工大学 2017
硕士论文
[1]响应型光子晶体的构筑及其在结构色印刷中的应用[D]. 陈柯.华东师范大学 2018
[2]基于液态光子晶体的多孔传感器[D]. 朱碧婷.华东师范大学 2018
[3]活性染料/胶体微球复合型墨水的制备及其在纺织品结构生色中的应用[D]. 陈洋.浙江理工大学 2018
[4]聚丙烯酸类高分子水凝胶的超声合成及其溶胀吸附性能研究[D]. 候海前.江苏大学 2017
[5]基于相变材料光子晶体纸的制备及其温控显示/隐藏功能研究[D]. 马林.武汉理工大学 2017
[6]活性蓝49/P（ST-BA-VBT）复合共聚物微球的制备及在染色中的应用[D]. 郭子婧.天津工业大学 2017
[7]分散染料/P（St-BA-MAA）聚合物微球的制备及喷墨性能研究[D]. 宋亚伟.青岛大学 2016
[8]SiO2胶体微球的制备及其在纺织品上自组装结构生色中的应用[D]. 吴玉江.浙江理工大学 2016
[9]色彩增强型聚苯乙烯光子晶体制备及性能研究[D]. 林涛.大连理工大学 2014
[10]彩色微球的制备及其应用[D]. 曾佳.江南大学 2013
本文编号：3502914
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