可用于纸基材料书写印刷的SiO2光子晶体自组装性能

本研究采用双基片垂直自组装法和旋涂法制备硅基光子晶体,研究了粒径分布及高温热处理对光子晶体结构色的影响,表征了双尺寸和夹心结构光子晶体的微观形貌和光学特性等性能。结果表明,高温热处理有助于增强光子晶体结构色的鲜艳度,且光子晶体在载玻片上的附着强度增加。随着SiO₂微球粒径的增大,光子禁带的中心波长位置逐渐向长波段移动。对于单分散SiO₂微球,粒径越均一,自组装的光子晶体结构色越鲜艳。与双尺寸晶体相比,均一粒径晶体的自组装有序性更好;L-S-L结构比S-L-S结构的光子晶体排列更加平整有序。高浓度的SiO₂微球乙醇分散液书写在黑色纸基材料上,可以呈现出色彩鲜明和饱和度较高的颜色。     

全光谱SiO2结构色薄膜的加色法制备及其光学性能

为解决在制备不同粒径的小球来实现全光谱结构色过程中工作量大的问题,采用溶剂调控法合成粒径均匀的304、260、200 nm的SiO₂纳米颗粒,利用三原色加色法原理将3种不同粒径的纳米SiO₂悬浮液按照不同质量比两两混合,然后放在烘箱中进行重力沉降自组装,制备出全光谱非晶光子晶体结构色薄膜,探究混合比例对SiO₂光子晶体结构色的影响。同时为提高结构色的饱和度,将墨水添加到不同混合比例的SiO₂悬浮液中,研究墨水质量分数对光子晶体结构色的影响。结果表明：随着小粒径SiO₂比例的增加,结构色会出现蓝移现象;墨水质量分数越高,结构色亮度越低,色度呈先增加后减小趋势,当墨水质量分数为0.4%时,结构色饱和度最好。     

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色度图中直观地反映光子晶体结构色变化。研究表明:计算结果与实验测试结果较为吻合,粒径为 195、222、267、287 nm的PS/PDA纳米微球构建的非晶光子晶体结构,依次对应蓝色、绿色、黄绿色和红色,且随着入射角的不同,结构色不会发生改变。通过数值模拟计算,可控制纳米微球粒径、调节非晶光子晶体的光子赝带隙,从而对产生的结构色进行有效调控。     

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。     

中空二氧化硅粒径对PAN纤维膜隔热性和柔软度的影响

为了探究隔热填充物中空二氧化硅(SiO₂)粒径大小对静电纺丝制备的纤维膜导热系数和柔软度的影响，设计制备不同粒径的中空SiO₂微球；采用单轴静电纺丝的方法将中空SiO₂填充于聚丙烯腈(PAN)纤维膜中，制备中空SiO₂微球/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热常数分析仪等仪器对中空SiO₂微球形貌、复合纤维膜的形貌、导热系数和柔软度进行观察、测试和分析。结果表明：自制中空SiO₂微球、粒径均匀、形貌规整，且在纤维内部具有良好的分散性；少量添加中空SiO₂微球，即可以显著提高复合纤维膜的隔热性能，在同等体积含量下，减小粒径有利于增加复合纤维膜的隔热性能。与纯聚丙烯腈纤维膜导热系数0.0480 W/(m·K)相比，填充了130 nm中空SiO₂微球的复合纤维膜导热系数为0.0359 W/(m·K),降低了25%。且中空SiO₂微球粒径小，可以使复合纤维膜保持更高的...     

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。     

功能性结构色纳米纺织材料的研究进展

结构生色是一种无需染料或颜料的纺织品着色技术,因其绿色环保、颜色易调控等优点,成为当前研究的热点。文章介绍了光子晶体结构色,包括光子晶体结构生色的原理、分类与制备方法、以及纳米微球的种类。其次从机械稳定和不同功能应用方面,介绍了结构色纳米纺织材料的制备和性能,并分析了他们的优缺点。机械稳定型结构色纳米纺织材料主要利用添加黏合剂来提高光子晶体结构的稳定性,使纺织材料上的光子晶体耐摩擦、水洗等;通过微球或基材表面的化学或物理改性,可使改性的结构色纺织材料具备疏水、疏油功能;响应型结构色纳米纺织材料主要是在光子晶体中引入具有刺激响应功能的材料,使纺织材料对外界刺激产生不同响应效果。最后指出功能性结构色纳米纺织材料发展中存在的问题,并对该研究方向进行了展望。     

光固化P(St-HEA)胶体微球喷印液的制备及其应用

以聚(苯乙烯-丙烯酸羟乙酯)(P(St-HEA))胶体微球分散液为主体,通过复配功能单体丙烯酸羟乙酯(HEA)和紫外光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮(1173)来构建光固化胶体微球喷印液体系,探究胶体微球、功能单体和光引发剂的质量分数对喷印制备所得光子晶体结构生色效果的影响;将光固化胶体微球喷印液通过数码喷印设备喷射于涤纶基材上,制备光子晶体结构生色图案,并通过水洗试验测试光子晶体生色结构的稳固性。结果表明:当P(St-HEA)胶体微球的质量分数为1.0%,HEA体积分数为1.0%～1.5%,光引发剂1173质量分数为1.0%时,经数码喷印后可获得结构色鲜艳明亮的光子晶体结构生色图案,且随喷印液中微球粒径的增大,结构色色相会发生红移;通过超声水洗测试,P(St-HEA)光子晶体生色结构在基材上未发生明显脱落,且结构色依旧较为亮丽,表明光固化P(St-HEA)胶体微球喷印液制备所得光子晶体生色结构的稳固性良好。     

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。     

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。     

纳米二氧化硅改性藻多糖与壳聚糖复合膜的性能研究

为开发具有良好性能的藻多糖-壳聚糖复合膜(PSP/CH-film),本研究将纳米SiO2与PSP/CH-film进一步复合,制备成纳米SiO2改性藻多糖-壳聚糖复合膜(SiO2/PSP/CH-film),研究不同质量含量和不同粒子直径的纳米SiO2对SiO2/PSP/CH-film的结构、物理性能、机械性能、抑菌性和生...     

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。     

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...     

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。     

聚苯乙烯/铁-单宁酸配合物微球在棉织物上的结构生色

针对目前基于多巴胺制备结构色织物的过程耗时及成本高的问题,采取单宁酸替代多巴胺快速实现结构色效果,制备了聚苯乙烯/铁-单宁酸配合物(PS/TA-Fe³⁺)微球,并通过重力沉积法在棉织物表面构建无规密堆积的非晶胶体阵列。采用马尔文纳米粒度分析仪、场发射电子显微镜、透射电子显微镜和显微角分辨光谱仪对聚苯乙烯(PS)微球、PS/TA-Fe³⁺微球和结构色织物进行了表征,探究了适宜的单宁酸和Fe³⁺用量,表征了结构色织物表面PS/TA-Fe³⁺微球的排列、结构生色效果及PS/TA-Fe³⁺涂层的结构稳定性。结果表明:当单宁酸用量为10%、单宁酸与Fe³⁺的量比为10:1时,制备的PS/TA-Fe³⁺微球粒径均匀、单分散性较好,结构色织物颜色柔和明亮,不具备角度依赖性,且具有良好的耐洗涤和耐摩擦性能。     

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。     

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。