[发明专利]一种具有光控局部变色功能的可复写光子晶体纸及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有光控局部变色功能的可复写光子晶体纸及其制备方法，该光子晶体纸包括自上而下依次连接的第一基底(1)、第一导电层(2)、显示层(3)、第二导电层(4)和第二基底(5)，其该方法包括以下步骤：S1.显示层(3)前驱体透明液的合成；S2.将显示层(3)前驱体透明液与基材紧密贴合，形成三明治夹层结构；S3.利用热/光致聚合相分离法，使光响应胆甾相液晶和聚合物发生相分离，形成聚合物分散液晶膜，即光子晶体纸。与现有技术相比，本发明提供的光子晶体纸具有压力写入、电场擦除以及光控局部调色的功能。此外，该光子晶体纸对光调控的色彩具有记忆能力，有望用于重要信息的保密存储和传递。

技术领域

本发明涉及光子晶体材料显示技术领域，具体涉及一种具有光控局部变色功能的可复写光子晶体纸及其制备方法。

背景技术

在信息的记录和传递媒介中，传统纸张仍然是最受欢迎的载体，其每年的消耗量高达30亿吨。但传统纸张的重复利用性差，大多在一次阅读后就被丢弃，造成了严重的资源浪费。此外，造纸还会导致空气、水质污染。因此，开发复写纸(rewritable paper)材料及技术受到研究者们的广泛关注。

能够在外界刺激下改变颜色的材料是实现复写纸技术“书写-擦除-再书写”过程的关键。响应性光子晶体作为一种变色材料，由不同折射系数的周期性结构材料组成，具有可调的结构色，因此在开发可复写纸上展现出优势。

目前，研究者们已利用不同周期结构的光子晶体材料开发了多种光子晶体基的复写纸(简称光子晶体纸)。而周期结构与所用材料密切相关。例如，蛋白石结构通常是由SiO₂、Fe₃O₄、聚苯乙烯胶体晶体包埋在响应性的聚合物基体中形成的。层状周期结构一般由嵌段共聚物自组装或者金属及其氧化物层层沉积形成。利用晶格常数或者折射系数变化产生的结构色变化，光子晶体纸已经能够反复地写入和擦除彩色图案。然而，这些图案的结构色是静态的，无法进一步被调控为其他色彩。

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具有压力写入、电场擦除以及光控局部调色的功能，对光调控的色彩具有记忆能力，可用于重要信息的保密存储和传递的可复写光子晶体纸及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的光子晶体纸利用了光响应胆甾相液晶螺旋超结构中螺旋轴方向的可重构性和螺距的光可调性，实现信息的重复擦写和图案色彩的局部调控。在压力作用下螺旋轴方向由无序焦锥态变为有序平面态，产生布拉格反射，记录下彩色信息。电场作用相反，螺旋轴回复到无序焦锥态，入射光被散射，具有结构色的信息被清除。这种“无墨化”的擦写原理使写入的图案能长期稳定存在，避免了“墨水”挥发带来的图案色彩消退问题，实现了图案快速、便捷地反复写入和擦除。更重要的是，这种光子晶体纸可以利用光照局部、快速、精准地调控图案的色彩。在书写前或者书写后利用不同波长的光选择性地照射光子晶体纸局部位置，完成图案的颜色调控。此外，擦写和光照调色过程相互独立，互不影响，因而上述光子晶体纸的使用更加灵活，具体方案如下：

一种具有光控局部变色功能的可复写光子晶体纸，该光子晶体纸包括自上而下依次连接的第一基底、第一导电层、显示层、第二导电层和第二基底。

也就是说，第一基底内表面设置有第一导电层，第二基底内表面设置有第二导电层，显示层夹于第一导电层和第二导电层之间。

进一步地，所述的第一基底为透明无色塑料基材，所述的第二基底为不透明黑色塑料基材；

所述的第一导电层和第二导电层的材料为ITO(氧化铟锡)；

所述的第一基底和第二基底的厚度为100-300μm，所述的显示层厚度为 5-30μm。