二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯光子晶体在涤纶织物上的结构生色

为开发无机/聚合物复合微球在纺织品结构色上的应用,在制备粒径可控、单分散性优良的二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯(SiO_2/PMMA)微球基础上,通过垂直沉积自组装法,在涤纶织物表面构建有序的SiO_2/PMMA光子晶体结构。应用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、三维视频显微镜和多角度分光光度仪分别表征了涤纶织物表面SiO_2/PMMA光子晶体的排列及结构生色效果。研究结果表明:涤纶织物表面的SiO_2/PMMA光子晶体呈现三维有序的非密堆积面心立方结构;结构色鲜艳明亮,随微球粒径的变化而变化;在不同观察角度下结构色呈现出不同的色相及色彩饱和度,具有明显的虹彩效应。     

非晶光子晶体结构色织物的制备及其研究进展

非晶光子晶体结构色呈色明亮，制备过程节能环保，与光子晶体结构色相比，不会随观察角度的变化而变化，在纺织印染行业具有较大的发展潜力。本文综述了非晶光子晶体结构色的生色原理、非晶光子晶体的分类、非晶光子晶体结构色织物的制备方法及国内外的研究进展。最后对非晶光子晶体结构色织物制备中存在的问题和其结构色织物未来研究方向进行了分析，并指出关键问题，从而促进非晶光子晶体结构色织物的实际应用。     

具有低角度依赖性的全可见光谱结构色薄膜的制备

为解决传统染料高污染、高能耗等问题,实现无污染的全可见光谱结构色的制备,采用基于St?ber法的溶剂调控法合成了3种不同粒径(320、240和200 nm)的SiO2纳米颗粒(SNPs),3种粒径的SNPs分别制备出了红色、绿色和紫色SiO2光子晶体(PC)薄膜,然后通过改变2种粒径SNPs的质量比制备了能够覆盖全可见...     

结构生色织物的研究进展

结构生色是一种无需化学染料即可实现纺织品染(着)色的新型上染技术,由于其具有不易褪色、饱和度高、亮度高等特点,在纺织印染行业具有较大的发展潜力。综述了采用胶体自组装法、磁控溅射法和原子层沉积法制备结构生色织物的研究进展及各方法的优缺点,介绍了通过添加黏合剂、使用软质微球和夹层结构3种方法来增强结构生色织物的机械稳定性,并对目前结构生色织物制备中存在的问题进行了总结。     

基于光子晶体的结构色织物研究进展

针对传统印染行业污染高、能耗高的问题,综述了一种绿色环保的纺织着色印染方式,即结构生色的织物着色方法;分析了其光子晶体结构的生色原理,并将采用光子晶体结构的色织物制备方法总结为一步法和二步法。一步法为直接在织物表面涂覆结构色材料,其中重力沉降法和垂直沉积法制备方法简单,静电自组装法结构色织物的厚度可控,喷墨打印法可实现织物的局部精准着色,雾化沉积法适用于不规则织物表面的印染,磁控溅射法适用于各种材料织物的染色;二步法为从结构色纤维、纱线到织物的制备方法,制备步骤复杂,但制备织物的力学性能较一步法好,印染织物后其色牢度优。最后总结了结构色织物在发展中存在的问题。     

光子晶体结构生色碳纤维/涤纶混纺纱线的制备及其性能

针对碳纤维难着色的问题,提出利用结构生色实现碳纤维/涤纶混纺纱线的着色。以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)胶体微球为结构基元,利用浸渍提拉法在碳纤维/涤纶混纺纱线上构筑光子晶体生色结构。分析组装液质量分数和自组装温度对结构色的影响,探究胶体微球在纱线表面组装成光子晶体的过程,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装技术提升结构生色纱线的色彩耐久性。结果表明：当组装液质量分数为70%、自组装温度为40℃时,可以在纱线表面构筑得到结构色明亮的光子晶体;胶体微球在纱线表面的组装过程归纳为预备阶段、堆砌聚集和完备阶段;经PDMS封装后的结构生色纱线经历水洗摩擦后依旧保持原有的色彩鲜艳度。该研究可为实现彩色碳纤维制品的现代化生产和应用提供新的策略。     

基于液态光子晶体固定化的柔性结构生色膜制备及其性能

针对光子晶体材料结构稳定性较差的问题,以光固化型单体取代常规组装介质水制备液态光子晶体,通过紫外光聚合固化构建纳米微球嵌入弹性体式的非密堆积阵列光子晶体,制备结构稳定的柔性光子晶体结构生色膜,并对其结构和性能进行分析。结果表明:液态光子晶体的光学性质可通过胶体体系中SiO₂纳米微球的体积分数及其粒径进行调控,随SiO₂体积分数由22%增大至40%,其微球间的平均间距逐渐减小,液态光子晶体结构色蓝移;固定SiO₂微球体积分数,当其粒径由123 nm增加至178 nm时,液态光子晶体结构色红移;液态光子晶体色彩鲜艳、饱和度高,经紫外光辐照后,所构建的固态光子晶体膜具有明显的虹彩效应和优异的柔韧性,并表现出显著的力致变色性能,展示了其在智能可穿戴纺织材料领域良好的应用潜能。     

基于光子晶体结构生色纤维的研究进展

为制备色彩饱和度高、不易褪色且制备过程环境友好的多彩纤维,研究人员开发了多种相关的技术,其中光子晶体形成的结构色纤维具有优良的特性。因此对近年来国内外关于光子晶体结构色纤维的研究进行了回顾,综述了组成结构色纤维的多维光子晶体的生色原理,重点总结了光子晶体结构色纤维的主要制备方法,包括传统纤维外部着色法、模板法组装和不同纺丝技术形成结构色纤维。大量的研究表明,光子晶体作为结构生色技术的基础材料,促进了光子晶体结构色纤维研究的蓬勃发展。此外,综述了多功能结构色纤维在穿戴、检测、传感等领域的研究和应用进展,分析了光子晶体纤维设计和应用的瓶颈问题,并对其未来发展趋势进行了展望。光子晶体纤维的机械性能、优异的色彩饱和度等光学性能和尺寸均匀性使其在可穿戴、传感、生物检测、环境响应等领域具有很好的应用前景。     

针织物表面结构色的构建

为减轻印染行业带来的环境问题,将生色效果良好的光子晶体结构色运用于针织物表面。首先制备大小均匀、粒径可控的二氧化硅(SiO₂)纳米颗粒,然后通过重力沉降法将颗粒自组装到不同的针织物表面获得结构色。探讨了SiO₂颗粒粒径、自组装温度、织物组织结构对针织物表面结构色显色效果的影响。结果表明:不同粒径的SiO₂纳米颗粒在针织物上产生了不同的结构色,结构色的反射波峰的波长由SiO₂的粒径决定,且符合布拉格衍射定律;在其他实验条件相同的情况下,较低温度的自组装所得到的结构色显色效果较好,较光滑的纬平针织物的显色效果要更优。     

二氧化硅光子晶体在涤纶织物上的结构生色

以200-400 nm单分散二氧化硅胶体微球为结构单元,采用垂直沉积自组装法,在涤纶织物上构建三维有序的的面心立方(FCC)结构二氧化硅光子晶体,呈现双面结构生色效果。通过对涤纶织物上结构色的三维视频显微镜和反射率光谱分析,研究了二氧化硅胶体微球粒径和观察角对光子晶体结构色的影响。研究结果表明：涤纶织物上光子晶体结构色与光子禁带位置密切相关,其禁带位置可随二氧化硅胶体微球的粒径和观察角的变化而发生改变。     

纺织基材上P(St-MAA)/WPU复合光子晶体生色结构的快速制备及其性能

为快速制备兼顾结构色效果和结构稳定性的光子晶体生色结构,提出了一种采用填充法制备复合光子晶体的方法。先将聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(P(St-MAA))胶体微球预组装液喷涂于涤纶基材上制备光子晶体,再利用水性聚氨酯(WPU)对P(St-MAA)光子晶体上进行二次喷涂,最终得到P(St-MAA)/WPU复合光子晶体。探究WPU质量分数对光子晶体排列、结构色效果、结构稳定性的影响,并分析P(St-MAA)/WPU复合光子晶体的光学性能。结果表明：喷涂WPU不会破坏光子晶体原有的规整排列,其会优先渗入P(St-MAA)微球间的缝隙中,逐渐替代原光子晶体内中的空气,最终实现对P(St-MAA)微球的包裹;WPU的填充使得P(St-MAA)/WPU复合光子晶体的平均折射率增加,结构色色相产生红移现象;P(St-MAA)/WPU复合光子晶体的结构稳定性高于P(St-MAA)光子晶体,且WPU的质量分数越大,稳定性改善程度越明显;喷涂WPU后所得的复合光子晶体结构仍呈现出良好的结构色效果且虹彩效应明显。研究结果为在纺织基材上快速制备兼具鲜艳结构色和稳定结构的光子晶体提供了简便方法,可推动光子晶体生色结...     

柔性光子晶体结构生色膜的制备及其光学性质

针对硬质纳米微球所构筑的光子晶体在外力作用下结构易损坏,结构色耐久性差的问题,采用分步法合成内刚外柔型聚苯乙烯/聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)(PS/P(MMA-BA))纳米微球,然后通过熔融剪切法快速制备柔性光子晶体结构生色膜。结果表明:纳米微球制备中内核交联剂二乙烯苯(DVB)可增加PS内核的交联密度和折光指数,使之与外层产生一定的折光指数差,且可与外层P(MMA-BA)共价连接;外层交联剂甲基丙烯酸烯丙酯(ALMA)可使纳米微球外层形成一定的交联点而提高外层的稳定性;当DVB用量为苯乙烯(St)的12.5%,ALMA用量为MMA与BA总量的0.3%时,光子晶体结构生色膜具有优良光学性质和力学性质,产生的结构色鲜艳明亮,且耐弯折、耐冲洗、耐摩擦;适应此类纳米微球组装的熔融剪切法,能快速大面积制备柔性光子晶体结构生色膜。     

光子晶体在织物表面的色泽呈现

为探究结构色在织物显色方面的可行性以及织物组织结构对光子晶体结构色显色效果方面的影响,选用不同织物组织结构的黑色涤纶织物为基材,采用经典的Stöber 法制备高圆整度、单分散、粒径为150 ～300 nm 的Sio2微球,通过垂直沉积自组装法将微球组装在涤纶织物上得到显色效果较佳的光子晶体结构色。使用Lambda-35 紫外可见分光光度计进一步验证不同织物组织结构上光子晶体结构色的显色差异。结果表明：在相同自组装工艺条件下,织物组织结构不同造成的反射光强度差异将会影响光子晶体结构色的呈现;相比于平纹织物表面的结构色,缎纹织物的结构色亮度相对较暗。     

耐热型光子晶体结构生色织物的制备及其光学性质研究

为解决光子晶体有机结构基元本身耐热稳定性较差的问题,设计制备高交联型聚苯乙烯（PS）纳米微球,研究交联度与其玻璃化转变温度的相关性,并以高交联型PS纳米微球作为结构基元在纺织基材上自组装制备具有高耐热稳定性的光子晶体结构生色膜。结果表明,通过提高PS纳米微球的交联度可以明显改善微球自身的耐热稳定性。随着交联剂用量的增加,纳米微球的交联度明显提高,其玻璃化转变温度随之显著提高,从而保持了高温下纳米微球的球形度和光子晶体结构的稳定性,结构色依然鲜艳亮丽。     

仿生光子晶体结构生色织物的大面积连续化制备

针对目前光子晶体结构生色织物难以大面积连续化制备以及光子晶体的结构稳定性与光学性质难以兼顾的问题，以旋蒸法制备具有预结晶形态的液态光子晶体(LPC),并以LPC为组装中间体，在经特殊高分子预处理的纺织基材上快速大面积制备具有高结构稳定性、高颜色饱和度的光子晶体。结果表明：所制备的LPC呈现鲜艳的结构色且具有优异的动态恢复性；通过外力剪切诱导作用将LPC施加到经特殊高分子预处理改性的织物表面，LPC快速重构显色并向固态光子晶体转变(1 min),再经适当的加热后处理(60℃,5 min),织物表面高分子层界面分子发生弛豫和迁移，以稳固光子晶体结构；以LPC为工作液，应用自行研制的中试设备，实现了光子晶体结构生色织物的快速连续化制备。     

非晶光子晶体结构色织物的制备及其数值模拟

为深入研究非晶光子晶体结构,实现对结构色的有效调控,将经快速氧化制备的壳核结构聚苯乙烯/聚多巴胺(PS/PDA)微球在棉织物上构建三维非晶光子晶体结构,采用Rsoft软件建立数值模型对其光学性质进行计算.探究晶体微球粒径、光线入射角度对光子晶体反射率的影响,并通过CIE标准色度系统得到色品坐标,在CIE色度图中直观地反...     

活性染料/聚苯乙烯复合胶体微球的制备及其在桑蚕丝织物上的结构生色

为提高纺织品结构生色光子晶体的色彩饱和度,通过静电吸附将黑色活性染料引入带正电聚苯乙烯(PSt)胶体微球表面,制备了一种外表面吸附染料型PSt结构基元(活性染料/PSt微球),采用数码喷印方式在桑蚕丝织物上构建结构生色光子晶体。研究了染料在PSt胶体微球表面的吸附条件和吸附模型,对活性染料/PSt微球的结构形貌及所得光子晶体的排列和结构生色效果进行表征。结果表明:PSt微球表面染料的吸附量随时间、温度和染料用量的增大而增大;该吸附模型符合Langmuir型;活性染料/PSt微球具有典型的核壳结构,微球粒径较吸附前略有增大;白色蚕丝织物表面所构建的活性染料/PSt光子晶体生色结构,微球排列规整有序,呈现鲜艳明亮的结构色。     

光子晶体结构色纤维的制备技术及发展前景

介绍了光子晶体结构色纤维的制备方法及其性能,总结了其在纺织材料、功能涂料、光电器件和智能检测等领域中具有代表性的研究成果,阐述了结构色纤维的应用潜能。     

响应性光子晶体材料的研究进展

光子晶体(PC)是由具有不同折射率的材料周期性排列而成的晶体材料,因其具有特殊的周期性结构从而可以对特定频率的光进行调控与传输。将刺激响应性材料与PC结构相结合,可以制备出具有响应速度快,多种信号传递等性质的传感材料——响应性PC材料。该材料能够对外界的刺激条件产生敏感、快速的响应变化,进而有望应用于具有高灵敏度和快速响应的传感设备,基于外部场调节的PC显示器,信息安全防伪设备以及形状记忆智能系统等领域。本文介绍了刺激响应性PC材料的研究进展,并总结了关于可逆响应性PC材料的不同刺激方式及应用。     

高饱和度、高稳定性光子晶体结构色织物的研究进展北大核心

在织物上利用胶体微球自组装构筑的光子晶体结构色是一种绿色环保的着色方式,但是该着色方式存在颜色饱和度低与结构稳定性差的问题,从而制约了光子晶体结构色在纺织领域的应用和发展。为此,综述了近年来提高光子晶体结构色织物饱和度与稳定性的方法及利弊分析;指出增强相干散射与吸收非相干散射是提高光子晶体结构色饱和度的两大策略,增强微球间接触力、间隙填充和结构包覆是提高光子晶体结构色稳定性的三种途径。最后,研究认为制备兼具高饱和度与高稳定性的光子晶体结构色是从基础研究走向实际应用的必要条件。