[发明专利]具有辐射吸收颗粒的高反射性结晶胶体阵列

说明书

相关申请

本申请是2012年9月24日提交的国际专利申请PCT/US2012/056907的部分继续申请，该国际申请要求2011年9月23日提交的美国临时申请61/538,293的优先权。

发明领域

本发明涉及用作辐射-散射材料结晶胶体阵列。具体来说，本发明涉及提供为随机-取向的、低纵横比晶体的结晶胶体阵列。

发明背景

结晶胶体阵列已经用于多种用途。一种结晶胶体阵列(CCA)是一种三维有序阵列，典型地从单分散的胶体颗粒生产，胶体颗粒可由无机或有机材料构成。这样的CCA往往以密排六方(HCP)或者密排随机六方(RHCP)结构设置，呈现层状结构，优选衍射轴垂直于该结构中的层。衍射波长随入射到这些层的角度而变化。当固定在粘合剂中作为着色剂时，这样的CCA可以衍射可见光谱的辐射。这些着色剂CCA当施加到基材上时表现出随角异色效应。

当在膜或涂料中使用时，CCA通常被主要是在单一方向上取向，例如沿着平行于膜或基材表面定位的CCA的六边形平面。最近，CCA已经被用来创建独特的光学效应，例如用于产生图像或用作传感器。

发明概述

本发明包括辐射-散射组合物，其包括多个胶体晶体。各晶体包含颗粒的胶体阵列。该组合物散射在一个波长带上的基本上所有方向上的辐射。本发明还包括通过如下方式制造辐射-散射组合物的方法：制造带电的单分散的颗粒的分散体，然后将颗粒排列成周期阵列以形成多个胶体晶体。将晶体分散在载体中以产生散射一个波长带内基本上所有方向上的辐射的组合物。

本发明进一步包括复合辐射反射和吸收组合物，其包含多个胶体晶体，每个晶体包含布置在胶体阵列中的辐射反射颗粒和分散在所述晶体中的辐射吸收颗粒。该组合物散射一个波长带内基本上所有方向上的辐射并吸收在另一波长带内的辐射。

还包括制造复合辐射反射和吸收组合物的方法，包括：制造包含带电的单分散的第一颗粒和第二辐射吸收颗粒的分散体；将该第一颗粒排列成周期阵列，在该阵列中第二颗粒随机分布，其中各晶体散射由第一颗粒反射的辐射并通过第二颗粒吸收辐射；和将晶体分散在载体中以产生散射一个波长带内基本上所有方向上的辐射并吸收在另一波长带内的辐射的组合物。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式制备的中空颗粒的透射电子显微镜(TEM)图像；

图2是根据本发明的另一种实施方式制备的中空颗粒的TEM图像；

图3是根据本发明的另一种实施方式制备的中空颗粒的TEM图像；

图4是图1-3中所示中空颗粒的一组着色图像，它们被施涂并用UV涂料包涂，从左至右显现出红色、绿色和蓝色；

图5是根据本发明的一种实施方式制备的晶体聚集体的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图6是根据本发明制备的灰白色涂料组合物的图像；

图7是根据本发明的另一种实施方式制备的中空颗粒的TEM图像；和

图8包括涂覆在不透明表格上的喷雾干燥的晶体聚集体的着色图像，含纳米颗粒(图8A)和不含纳米颗粒(图8B)。

发明详述

为了以下详细说明的目的，应理解，本发明可包括各种备选的变型和步骤顺序，除非有明确的相反说明。此外，除了在任何操作实例或另有说明的情况，在本说明书和权利要求书中使用的表达成分、反应条件等的量的数字都理解为在所有情形下用术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，以下说明书和所附权利要求中给出的数量参数都是近似值，它们可根据期望由本发明获得的性质而变化。最起码，并且不试图限制等同原则适用于权利要求的范围，各数值参数应至少被根据所报告的有效数字并通过常规舍入法来解释。虽然在本发明的宽范围给出的数量范围和参数都是近似值，在具体实例中给出的数值都尽可能精确地报道。然而，任何数值内在地含有某些会从它们各自测试方式中的标准偏差必然产生的误差。

而且，应理解的是，本文中引述的任何数值范围都意图包括其中涵盖的所有子范围。例如，“1到10”的范围意图包括所有所引述的最小值1和所引述的最大值10之间的所有子范围(并包括端点值)，也就是说，最小值等于或大于1且最大值等于或小于10。

在本申请中，单数形式的使用包括复数形式，并且复数形式包括单数形式，除非另有明确说明。此外，在本申请中，“或”的使用表示“和/或”，除非另有明确说明，但是“和/或”可能明确地在某些情形中使用。