[发明专利]一种隐形光子晶体印刷方法

说明书

技术领域

本发明属于胶体光子晶体应用、印刷及防伪技术领域，尤其是涉及用水识别的隐形光子晶体印刷物。

背景技术

隐形光子晶体印刷物是与隐形墨迹相同概念的一种新型光子晶体材料。后者常用于书写及打印隐形文字及图案，这些隐形墨迹在加热、化学反应、紫外光照射或者其他条件下可以被识别。与传统的光子晶体印刷物相比，隐形光子晶体印刷物要求图像与背景的衍射波长尽可能相同，当图像显现时两者的衍射波长有较大的差别。这种隐形印刷物在加密、识别标记和防伪标签等领域有广泛的应用前景。对于日常生活中使用的防伪标签，人们希望通过加热或者浸泡等方便、无毒的手段来识别。

目前，基于胶体光子晶体的隐形印刷物的打印技术遇到发展的瓶颈。原因在于现有的光子印刷技术很难使印刷物具有以下全部特质：1、动态光学响应，在外部条件变化时改变波长；2、相应可行的印刷方法，使信息能持久的记录在光子纸张媒介上；3、隐藏模式下，印刷图案和背景的衍射波长非常接近；4、在显现时，印刷的图案和背景由于衍射波长位移的速度不同导致最终波长差别较大。

传统隐形光子晶体印刷方法普遍利用的是衍射波长的静态差异，在印刷过程中背景和图案的波长差异是固定的，而在后续过程中很难改变。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无毒无害，可循环使用，通过逐步控制交联、修饰程度还可以实现多禁带隐形光子晶体印刷的隐形光子晶体印刷方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种隐形光子晶体印刷方法，其特征在于，该方法是利用平板印刷的方法在含硅氧烷的光子纸张上面，通过控制交联或者修饰程度来制造图案与背景的差异。

所述的方法具体包括以下步骤：

1)空白光子纸的制备；

将外壳为SiO₂，内部为Fe₃O₄的核壳胶粒分散在聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)和甲基丙烯酸-3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(TPM)组成的聚合物溶液中，通过磁组装形成和紫外固化形成光子纸张；

2)NOA保护图案的印刷

利用光掩膜和紫外固化胶在光子纸张上面印刷出具有设计图案的NOA保护层；

3)未保护部分的交联、修饰

使用氢氧化钠或者(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(APS)溶液处理步骤(2)所得纸张，使未保护部分交联，形成硅氧网络或碳氢疏水链，降低其溶胀能力，从而形成了保护区域和未保护区域溶胀速度的差别；

4)保护层的去除

去除紫外固化胶掩膜。得到的印刷物浸入水中3～5分钟后，由于溶胀速度不同，图案和背景出现较大的波长差(Δλt)，即颜色差异。

步骤(1)所述的外壳为SiO₂，内部为Fe₃O₄的核壳胶粒通过以下方法制得：将FeCl₃、表面活性剂按摩尔比1∶10混合，溶解在溶剂中加热至220℃，在氮气保护下反应1小时，注入NaOH的二甘醇溶液，在220℃下继续反应1小时，反应后静置冷却，洗涤，并分散在去离子水中，制得Fe₃O₄胶粒的水溶液，将该Fe₃O₄胶粒的水溶液与乙醇，氨水按体积比3∶20∶1混合，在机械搅拌下每20分钟注入一次正硅酸四乙酯，根据胶粒设计尺寸设定添加的次数，反应完全后用乙醇和水洗涤分离，将产物分散于乙醇中，得到外壳为SiO₂，内部为Fe₃O₄的核壳胶粒；

步骤(2)所述的紫外固化胶为NOA61；

步骤(3)所述的氢氧化钠或者(3-氨丙基)三甲氧基硅烷溶液处理步骤(2)所得纸张是将步骤(2)所得纸张浸泡在浓度为0.001～0.1mol/L的NaOH溶液中2分钟；或者将步骤(2)所得纸张浸泡在体积分数为5％的(3-氨丙基)三甲氧基硅烷溶液中2～30分钟；

步骤(4)所述的去除紫外固化胶掩膜的方法是使用丙酮冲洗。