光子晶体结构色薄膜的制备及光学性能研究
发布时间：2023-01-12 21:38
近年来,关于结构色的研究成为光学领域的研究热点,所谓结构色是指依靠材料内部结构与光相互作用所产生的一种光学效果,由于其具有高饱和度,高亮度以及永不褪色的特点,受到了学界及工业界的广泛关注,尤其是人工制备的光子晶体产生的结构色更是成为该领域的焦点。光子晶体是产生结构色的理想结构,因其独特的光子带隙能够实现对光的操控。但自然界存在的天然的光子晶体蛋白石结构较为稀少,且结构色不可调,所以基于人工制备的光子晶体结构色成为当下研究的热点。为了研究如何制备高性能,高质量的光子晶体以及对其带隙性能的研究,现将主要研究内容概括如下:（1）采用改进的Stober法,通过改变实验过程中正硅酸乙酯（TEOS）,氨水,反应温度以及反应时间,成功制备了单分散性良好、不同粒径的Si02微球,并利用红外光谱仪,扫描电镜以及X射线衍射等检测方法对合成的Si02微球进行表征。利用不同粒径的SiO2微球制备了光子晶体结构色薄膜,结果表明,光子晶体与光相互作用的结果符合布拉格衍射定律。随着微球粒径的不断增大,光子晶体结构色薄膜光子带隙所对应的中心波长向长波方向移动,即发生了红移。随着入射角度的不断增大,光子带隙所对应的中心...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 颜色的定义及分类
1.2.1 颜色的起源
1.2.2 颜色的分类
1.2.3 结构色的产生机理
1.3 光子晶体及其生色机理
1.3.1 光子晶体简介
1.3.2 光子晶体的分类
1.3.3 光子晶体结构色的特点及性质
1.3.4 光子晶体的制备方法
1.4 光子晶体的理论分析方法
1.5 光子晶体结构色的应用
1.6 本课题的研究内容、意义
第二章 研究内容与方法
2.1 实验材料及所用仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器与设备
2.2 样品制备
2.2.1 单分散SiO_2微球的制备
2.2.2 单分散PS微球的制备
2.2.3 SiO_2光子晶体结构色薄膜的制备
2.2.4 PS光子晶体结构色薄膜的制备
2.2.5 SiO_2光子晶体结构色薄膜的热处理
2.3 分析测试方法
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 热重分析法(TG)
2.3.3 X射线衍射分析
2.3.4 红外光谱分析
2.3.5 紫外可见分光光度计(UV-vis)
2.4 小结
第三章 SiO_2微球的制备及光学性能研究
3.1 SiO_2微球的测试及表征
3.1.1 SiO_2微球的红外吸收光谱测试
3.1.2 SiO_2微球的XRD测试
3.1.3 SiO_2微球的热重分析
3.1.4 反应条件对SiO_2微球粒径的影响
3.1.5 差速离心对SiO_2微球粒径的影响
3.1.6 SiO_2微球表面形貌分析
3.2 SiO_2结构色薄膜的光学性质表征
3.2.1 SiO_2结构色薄膜带隙性能分析
3.2.2 SiO_2结构色薄膜的光学图分析
3.2.3 入射角度变化对光子带隙的影响
3.2.4 不同热处理处理温度对光子带隙的影响
3.3 结论
第四章 聚苯乙烯微球的制备及光学性能研究
4.1 PS微球的测试与表征
4.1.1 PS微球的红外吸收光谱测试
4.1.2 PS微球的XRD光谱测试
4.1.3 PS微球的热重曲线分析
4.1.4 PS微球的表面形貌分析
4.2 PS结构色薄膜的光学性质表征
4.2.1 PS结构色薄膜表面形貌分析
4.2.2 PS结构色薄膜带隙性能分析
4.2.3 PS结构色薄膜光学图分析
4.3 结论
第五章 二维三角晶格介质球光子晶体带隙性能研究
5.1 二维球状光子晶体带隙的仿真与分析
5.1.1 三角晶格光子晶体物理模型及其布里渊区
5.1.2 不同条件对光子晶体带隙的影响
5.2 结论
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simultaneous dual-contrast three-dimensional imaging in live cells via optical diffraction tomography and fluorescence[J]. CHEN LIU,MICHAEL MALEK,IVAN POON,LANZHOU JIANG,ARIF M.SIDDIQUEE,COLIN J.R. SHEPPARD,ANN ROBERTS,HARRY QUINEY,DOUGUO ZHANG,XIAOCONG YUAN,JIAO LIN,CHRISTIAN DEPEURSINGE,PIERRE MARQUET,SHAN SHAN KOU. Photonics Research. 2019(09)
[2]应用COMSOL对二维三角晶格光子晶体带隙仿真[J]. 张雁茗,逯贵祯. 中国传媒大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]SiO2微球自组装可控结构色薄膜的研究[J]. 乔路,李意,崔永明. 武汉纺织大学学报. 2017(03)
[4]宽带法布里-珀罗谐振腔天线[J]. 冀璐阳,傅光,张志亚,龚书喜. 西安电子科技大学学报. 2017(01)
[5]具有光子晶体结构色的蚕丝织物制备及性能表征[J]. 付国栋,刘国金,黄江峰,周岚,邵建中. 蚕业科学. 2013(03)
[6]Mo-SiO2太阳选择性吸收涂层的空气高温热稳定性[J]. 魏其睿,王健,李德杰,殷志强. 太阳能学报. 2011(08)
[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]单分散性sio2胶体微球自组装光子晶体的实验研究[J]. 陈世坤,葛文萍. 激光杂志. 2010(01)
[9]碧凤蝶翅膀上的一维光子结构[J]. 秦佑华,刘锋,殷海玮,王玉兰,刘晓晗,赵利. 科学通报. 2007(18)
[10]热重-质谱联用（TG-MS）技术应用进展[J]. 闫金定,崔洪,杨建丽,刘振宇. 分析测试学报. 2003(04)
博士论文
[1]自然光子结构研究及其仿生人工制备与应用[D]. 董必勤.复旦大学 2011
[2]结构色成色机理与制备方法研究[D]. 殷海玮.复旦大学 2008
[3]甲虫的结构色与结构变色研究[D]. 刘锋.复旦大学 2008
硕士论文
[1]聚苯乙烯三维光子晶体结构色薄膜的研究[D]. 苟紫娟.陕西科技大学 2016
[2]蛋白石光子晶体结构色薄膜的研究[D]. 盖言成.陕西科技大学 2015
[3]微米级单分散聚苯乙烯微球的制备及其自组装[D]. 邢麒麟.哈尔滨工业大学 2012
[4]甲虫的结构色及光泽度产生机理研究[D]. 姜丽萍.复旦大学 2010
本文编号：3730489
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 颜色的定义及分类
1.2.1 颜色的起源
1.2.2 颜色的分类
1.2.3 结构色的产生机理
1.3 光子晶体及其生色机理
1.3.1 光子晶体简介
1.3.2 光子晶体的分类
1.3.3 光子晶体结构色的特点及性质
1.3.4 光子晶体的制备方法
1.4 光子晶体的理论分析方法
1.5 光子晶体结构色的应用
1.6 本课题的研究内容、意义
第二章 研究内容与方法
2.1 实验材料及所用仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器与设备
2.2 样品制备
2.2.1 单分散SiO_2微球的制备
2.2.2 单分散PS微球的制备
2.2.3 SiO_2光子晶体结构色薄膜的制备
2.2.4 PS光子晶体结构色薄膜的制备
2.2.5 SiO_2光子晶体结构色薄膜的热处理
2.3 分析测试方法
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 热重分析法(TG)
2.3.3 X射线衍射分析
2.3.4 红外光谱分析
2.3.5 紫外可见分光光度计(UV-vis)
2.4 小结
第三章 SiO_2微球的制备及光学性能研究
3.1 SiO_2微球的测试及表征
3.1.1 SiO_2微球的红外吸收光谱测试
3.1.2 SiO_2微球的XRD测试
3.1.3 SiO_2微球的热重分析
3.1.4 反应条件对SiO_2微球粒径的影响
3.1.5 差速离心对SiO_2微球粒径的影响
3.1.6 SiO_2微球表面形貌分析
3.2 SiO_2结构色薄膜的光学性质表征
3.2.1 SiO_2结构色薄膜带隙性能分析
3.2.2 SiO_2结构色薄膜的光学图分析
3.2.3 入射角度变化对光子带隙的影响
3.2.4 不同热处理处理温度对光子带隙的影响
3.3 结论
第四章 聚苯乙烯微球的制备及光学性能研究
4.1 PS微球的测试与表征
4.1.1 PS微球的红外吸收光谱测试
4.1.2 PS微球的XRD光谱测试
4.1.3 PS微球的热重曲线分析
4.1.4 PS微球的表面形貌分析
4.2 PS结构色薄膜的光学性质表征
4.2.1 PS结构色薄膜表面形貌分析
4.2.2 PS结构色薄膜带隙性能分析
4.2.3 PS结构色薄膜光学图分析
4.3 结论
第五章 二维三角晶格介质球光子晶体带隙性能研究
5.1 二维球状光子晶体带隙的仿真与分析
5.1.1 三角晶格光子晶体物理模型及其布里渊区
5.1.2 不同条件对光子晶体带隙的影响
5.2 结论
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simultaneous dual-contrast three-dimensional imaging in live cells via optical diffraction tomography and fluorescence[J]. CHEN LIU,MICHAEL MALEK,IVAN POON,LANZHOU JIANG,ARIF M.SIDDIQUEE,COLIN J.R. SHEPPARD,ANN ROBERTS,HARRY QUINEY,DOUGUO ZHANG,XIAOCONG YUAN,JIAO LIN,CHRISTIAN DEPEURSINGE,PIERRE MARQUET,SHAN SHAN KOU. Photonics Research. 2019(09)
[2]应用COMSOL对二维三角晶格光子晶体带隙仿真[J]. 张雁茗,逯贵祯. 中国传媒大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]SiO2微球自组装可控结构色薄膜的研究[J]. 乔路,李意,崔永明. 武汉纺织大学学报. 2017(03)
[4]宽带法布里-珀罗谐振腔天线[J]. 冀璐阳,傅光,张志亚,龚书喜. 西安电子科技大学学报. 2017(01)
[5]具有光子晶体结构色的蚕丝织物制备及性能表征[J]. 付国栋,刘国金,黄江峰,周岚,邵建中. 蚕业科学. 2013(03)
[6]Mo-SiO2太阳选择性吸收涂层的空气高温热稳定性[J]. 魏其睿,王健,李德杰,殷志强. 太阳能学报. 2011(08)
[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]单分散性sio2胶体微球自组装光子晶体的实验研究[J]. 陈世坤,葛文萍. 激光杂志. 2010(01)
[9]碧凤蝶翅膀上的一维光子结构[J]. 秦佑华,刘锋,殷海玮,王玉兰,刘晓晗,赵利. 科学通报. 2007(18)
[10]热重-质谱联用（TG-MS）技术应用进展[J]. 闫金定,崔洪,杨建丽,刘振宇. 分析测试学报. 2003(04)
博士论文
[1]自然光子结构研究及其仿生人工制备与应用[D]. 董必勤.复旦大学 2011
[2]结构色成色机理与制备方法研究[D]. 殷海玮.复旦大学 2008
[3]甲虫的结构色与结构变色研究[D]. 刘锋.复旦大学 2008
硕士论文
[1]聚苯乙烯三维光子晶体结构色薄膜的研究[D]. 苟紫娟.陕西科技大学 2016
[2]蛋白石光子晶体结构色薄膜的研究[D]. 盖言成.陕西科技大学 2015
[3]微米级单分散聚苯乙烯微球的制备及其自组装[D]. 邢麒麟.哈尔滨工业大学 2012
[4]甲虫的结构色及光泽度产生机理研究[D]. 姜丽萍.复旦大学 2010
本文编号：3730489
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