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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高疏水性双面结构生色棉织物的一步法制备

为能简便、快速地得到兼具双面结构色效果和高疏水性的棉织物,以聚甲基丙烯酸三氟乙酯(PTFEMA)胶体微球为结构单元,利用浸轧-焙烘一步法将其负载于棉织物上构筑高疏水性光子晶体生色结构。分析PTFEMA胶体微球的基本性能,探究PTFEMA胶体微球组装液质量分数对棉织物结构生色效果和疏水性的影响,并提出结构生色棉织物的疏水机制。结果表明：PTFEMA胶体微球粒径均一,单分散性优异,适宜于构筑光子晶体;当组装液质量分数为20%～30%时,通过浸轧-焙烘一步法便可制备得到结构色明显、水接触角为140°左右的棉织物;PTFEMA胶体微球因自带含—CF₃基团而具有疏水性,加之光子晶体阵列增加了棉织物的粗糙度,双重作用下使得结构生色棉织物具备高疏水性。     

织物上二氧化硅/聚乙烯亚胺光子晶体生色结构的制备

与传统染料的化学色相比,结构色不依靠色素着色,具有高饱和度、清洁环保、不褪色等特点,因而成为研究热点。实验采用溶胶—凝胶法制备二氧化硅纳米球,应用静电和垂直沉积自组装法在织物表面构建光子晶体生色结构薄膜。为保证薄膜与织物界面的牢固性,利用水溶性胶黏剂进行处理。通过激光粒度分析仪、扫描电镜、接触角测量仪、红外光谱仪、摩擦实验等对不同处理的织物进行测试。结果表明：随着氨水用量的增加,二氧化硅纳米球粒径增大;经过二氧化硅/聚乙烯亚胺自组装和水溶性胶黏剂处理后,二氧化硅纳米球可以有序、牢固地黏附于织物表面形成光子晶体结构;织物发生颜色变化,在不同角度下呈现着明显的颜色差异,具有高亲水性与耐摩擦性。     

织物织造参数及表面疏水性对光子晶体结构色的影响

以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(P(St-MAA))微球为结构基元,采用重力沉降自组装法在涤纶织物上构建光子晶体结构色薄膜,探究织物织造参数及表面疏水性能对光子晶体结构色效果的影响,并分析结构色的调控方式.通过场发射扫描电镜、视频显微镜和紫外-可见分光光度仪观测光子晶体的排列状况、结构色均匀性和鲜艳性、结构色反射率曲...     

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。     

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。     

涤纶织物上自交联型P(St-NMA)光子晶体的构筑及其结构稳固性

为提升光子晶体生色结构在纺织基材上的稳固性,以自交联型聚(苯乙烯-N-羟甲基丙烯酰胺)(P(St-NMA))胶体微球为结构基元,通过数码喷印技术将其施加到涤纶织物上构筑光子晶体生色结构。观测P(St-NMA)微球的形貌,表征光子晶体的排列和结构色效果,并测试和对比PSt和P(St-NMA)2种光子晶体生色结构在基材上的稳固性。结果表明:P(St-NMA)胶体微球具有典型的核壳结构,其中疏水性的聚苯乙烯(PSt)为核层,亲水性的聚N-羟甲基丙烯酰胺为壳层;P(St-NMA)光子晶体生色结构排列规整,色彩鲜艳、虹彩明显;相比PSt光子晶体生色结构,P(St-NMA)光子晶体生色结构的稳固性显著提升,经折叠、水洗后不易脱落。     

非对称润湿特性纺织基材上高稳固光子晶体的构筑

为提升纺织基材上光子晶体结构色的耐久性,从印花色浆性能和基材润湿性2个角度切入,以具有自交联特性的聚(苯乙烯-N-羟甲基丙烯酰胺)(P(St-NMA))胶体微球为主要成分制备印花色浆,采用丝网印花法在具有非对称润湿特性的纺织基材上构筑光子晶体生色结构,并测试制备所得光子晶体在纺织基材上的稳固性。结果表明：当印花色浆中微球质量分数为80%、自交联促进剂盐酸质量分数为5%～10%时,有助于得到结构色鲜艳且结构稳固的光子晶体;采用等离子体技术可实现纺织基材的非对称润湿特性,当处理时间为3 min时,可得到正、反面接触角为56°和110°的纺织基材,且在此基材正面构筑得到的光子晶体能够兼顾结构色效果和结构稳固性。     

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。     

再分散法制备低角度依赖结构色织物

为了研究更为绿色环保的染色技术,提出了以再分散法在纺织品表面构筑非晶光子晶体结构。将经过一次重力沉降后的二氧化硅薄膜刮下,经过研磨后在织物上进行二次重力沉降,即可将非彩虹结构色与纺织品相结合。在不同温度的自组装环境下,以不同的二氧化硅质量浓度以及不同体积在不同的组织结构上进行实验,研究温度、质量浓度、体积、组织结构等因素对非晶光子晶体结构的影响。结果表明：当二氧化硅悬浮液质量浓度为25 mg/mL时,体积为2 mL时,在40℃的环境下进行自组装可获得较好的非晶光子晶体结构色织物;在同等实验条件下,选择的织物的组织结构越平整,纱线排列越紧密,织物内的孔隙越小,最终组成的颜色效果越佳。     

结构生色及其在纺织领域的应用

光与微观结构相互作用产生的颜色被称为结构色.结构色具有高亮度、高饱和度、永不褪色等诸多优点,在纺织领域有很大的发展前景.从薄膜干涉、衍射、散射和光子晶体等不同途径介绍了结构色产生的原理,以及纺织领域用结构色的制备技术和特点,指出目前所制备的结构色存在的角度依赖性、不稳定性、牢度评价和颜色重现性等制约了结构色在纺织领域的...     

分子印迹仿生光子晶体的制备及其在己烯雌酚检测中的应用

探讨分子印迹仿生光子晶体的制备及其在己烯雌酚残留检测应用的可行性。方法采用悬浮聚合法、垂直沉降法等方法制备出性能稳定的分子印迹仿生光子晶体。结果分子印迹仿生光子晶体对己烯雌酚残留最低响应浓度为10 ng/mL,并展现出较高的响应特异性。结论将分子印迹技术与光子晶体结合可发展出一种高性能检测材料,即分子印迹仿生光子晶体,不仅具有制备简单、制备材料低廉等优势而且具有较高的检测性能。