由多分散纳米颗粒直接组装光子晶体来制备结构色墨汁

发布时间：2021-11-28 03:38

　　光子晶体结构色在新型颜料、光学传感和绿色印刷领域都有重要应用,但简单、低成本地制备高质量的光子晶体结构色仍是一项挑战性课题。为此本研究利用之前研究中提出的多分散颗粒直接分级组装光子晶体的策略,构建了一种低成本制备光子晶体结构色墨汁的新方法。该法利用廉价易得的多分散二氧化硅纳米颗粒,直接组装出具有不同颜色的光子晶体区带,经分级收集和重新分配,即可获得不同结构色的悬浮性墨汁,可直接用于书写或绘制结构色图案,有望用于低成本制备彩色包装材料。 

【文章来源】：数字印刷. 2020,(01)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

颗粒粒径变异系数为40%和50%的多分散SiO2纳米颗粒经过分级组装得到的单分散颗粒的透射电镜图

由分级组装所得的单分散颗粒经过多次清洗，可消除吸附离子的干扰，增强颗粒间的静电作用[18]，实现快速组装高质量光子晶体结构色。图2a表明，由粒径变异系数为50%的多分散合成颗粒分级产生的247nm颗粒，按40%（体积分数）重新分散水溶液中，只需静置20s即可出现可目视的粉红色，40s出现大面积的结构色组装区。这个过程是循环可逆的，被打散的悬浮态光子晶体在静置30s后即可恢复到90%的反射强度；再经微晃动立刻松散至低于10%，静置后又能快速恢复组装（如图2）。这种循环可逆的组装悬浮液，可直接用作一种墨汁使用。2.3 结构色墨汁用于书写绘图

所得光子晶体墨汁，其结构色可通过调整颗粒大小和浓度或它们的组合进行调控，组合出所需的颜色，以适合不同目的书写绘图。图3a是用215nm SiO2颗粒的45%（体积分数）水悬浮液书写的毛笔字，其色度鲜亮，反射峰半高宽仅23nm。用50%多分散颗粒分级得到的195nm和247nm颗粒，经过重新清洗、分散后形成体积分数为40%悬浮墨汁，用于绘图，得到了彩色蝴蝶，其反射峰半高宽分别达到14nm和12nm（如图3b）。这两个实验说明从多分散颗粒经分级耦合自组装，易于制备出所需的结构色墨汁。这种只形成于水分散体系的结构色，对环境无毒害、无污染，非常绿色环保，有巨大的开发价值。3 结论


本文编号：3523626