基于喷墨打印的图案化制备及其应用

发布时间：2017-09-08 22:12

  本文关键词：基于喷墨打印的图案化制备及其应用

  更多相关文章： 光子晶体 喷墨打印 图案化 胶体晶体图案 电流体 连续相图案 防伪

【摘要】：在现代科学技术研究中,光子晶体这种新型材料因其优秀的光子调控能力在光学、电学等领域中都存在着巨大的潜在应用。图案化光子晶体因其独特微结构而进一步得获得了其他特别的功能,极大得拓展了其在色彩显示、生物传感与检测及组织工程等领域的应用范围。目前的一些图案化的方法如光学刻蚀、模板复制等都存在着制备繁琐、成本昂贵等缺点,不利于大面积光子晶体图案的制备,因此我们希望开发出一种高效简便的光子晶体图案化技术,并探索其具体的应用。本文的主要研究内容即以此而展开,通过将喷墨打印技术与胶体粒子自组装技术相结合,成功制备出了多样化、高精度的胶体光子晶体图案,并探索了其在色彩显示及信息防伪等领域的应用。主要内容如下：(1)通过对Jetlabll压电喷墨打印系统参数设置、墨水组分、基底浸润性及环境条件等因素进行研究,探索和优化了制备高精度高质量的自组装胶体光子晶体图案的条件,并成功制备得到具有良好光学性质的,由点阵排列而成的胶体光子晶体图案。(2)探索了使用电流体喷墨打印系统打印连续相胶体晶体图案的可能性,通过调控墨水溶液中溶剂的组成部分,成功制备出了具有较好光学性能的线条状胶体晶体图案,并通过对喷口直径、墨水进液速度及平台运动速度等因素的研究,进而获得了较小尺度的连续相图案。(3)利用压电喷墨打印技术,通过调节基底的浸润性来获得具有不同形貌结构的两类打印光子晶体微点,使得其具有差异性的角度响应性光学性质,从而开发出了一种在多类材质上简易快速制备具有响应性光学可变的高精度光子晶体图案的技术,这种光子晶体图案可被应用于防伪等领域。
【关键词】：光子晶体 喷墨打印 图案化 胶体晶体图案 电流体 连续相图案 防伪
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.83
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 光子晶体9-12
• 1.1.1 光子禁带9-10
• 1.1.2 光子晶体分类10
• 1.1.3 光子晶体制备方法10-11
• 1.1.4 胶体光子晶体及结构色11-12
• 1.2 图案化胶体光子晶体12-20
• 1.2.1 图案化技术分类13-14
• 1.2.2 光刻技术14-15
• 1.2.3 直接刻蚀技术15-17
• 1.2.4 模板复制技术17-19
• 1.2.4.1 压印技术17-18
• 1.2.4.2 软刻蚀技术18-19
• 1.2.5 光子晶体图案化技术19-20
• 1.3 喷墨打印技术20-23
• 1.3.1 喷墨打印简介20-21
• 1.3.2 喷墨打印技术分类21-22
• 1.3.3 喷墨打印技术的应用22-23
• 1.4 图案化光子晶体的应用23-27
• 1.4.1 色彩显示24-25
• 1.4.2 生物传感及分析25-26
• 1.4.3 微通道芯片26-27
• 1.5 本论文的主要研究工作27-29
• 第二章 基于压电喷墨打印的自组装图案制备29-43
• 2.1 序言29-30
• 2.2 实验部分30-31
• 2.2.1 试剂与仪器30
• 2.2.2 二氧化硅胶体纳米粒子合成30-31
• 2.2.3 胶体粒子溶液的配置及打印31
• 2.2.4 打印基底的制备31
• 2.2.5 结构和性能表征31
• 2.3 结果与讨论31-42
• 2.3.1 喷墨打印参数设置31-33
• 2.3.2 咖啡环效应33-35
• 2.3.3 基底浸润性的影响35-38
• 2.3.3.1 基底浸润性对于粒子沉积尺寸及光学性能的影响35-37
• 2.3.3.2 基底浸润性对于打印精度的影响37-38
• 2.3.4 沉积粒子光学性能优化38-42
• 2.3.4.1 粒子浓度的影响38-39
• 2.3.4.2 乙二醇浓度的影响39-41
• 2.3.4.3 环境干燥温度的影响41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 基于电流体喷墨打印的连续相图案制备43-55
• 3.1 序言43-45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 试剂与仪器45
• 3.2.2 电流体喷墨打印装置的搭建45-46
• 3.2.3 胶体粒子溶液的配置及打印46
• 3.2.4 打印基底的制备46
• 3.2.5 结构和性能表征46-47
• 3.3 结果与讨论47-54
• 3.3.1 乙二醇溶液体系制备连续相图案47-50
• 3.3.1.1 电流体喷墨打印墨水配比47-49
• 3.3.1.2 线条图案制备及表征49-50
• 3.3.2 正辛醇溶液体系制备连续相图案50-52
• 3.3.2.1 线条形貌表征50-51
• 3.3.2.2 光学性质改善51-52
• 3.3.3 线条图案尺寸控制52-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 光子晶体防伪图案55-61
• 4.1 序言55-56
• 4.2 实验部分56-57
• 4.2.1 试剂与仪器56
• 4.2.2 胶体粒子溶液的配置及打印56
• 4.2.3 打印基底的制备56-57
• 4.2.4 防伪光子晶体图案的制备57
• 4.2.5 结构和性能表征57
• 4.3 结果与讨论57-60
• 4.3.1 防伪光子晶体图案制备57-58
• 4.3.2 结构形貌及光学性质58-59
• 4.3.3 柔性防伪标识59-60
• 4.4 结论60-61
• 参考文献61-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 硕士期间发表的论文及申请专利71-73
• 致谢73

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本文编号：816606