[发明专利]一种变色板材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种变色板材及其制备方法，该变色板材包括基底层与变色层；所述变色层设置在基底层之上，所述变色层为包裹有光子晶体的透明高分子聚合物。本发明通过利用变色层中透明高分子聚合物的高线膨胀系数且光子晶体低线性膨胀系数之间的差异；造成在温度升高时光子晶体会被透明高分子聚合物所夹持，光子晶体之间的间距变大，射入光的反射波长被拉长导致结构色产生“红移”的颜色变化。

技术领域

本发明属于结构色技术领域，具体涉及一种变色板材及其制备方法。

背景技术

色彩为对人可见波段电磁波的视觉效应，根据原理的不同可分为色素(化学)色和结构色两种。

色素色指色素物质通过选择性地吸收、反射和投射特定频率的光线后直观呈现出的颜色。结构色是指由亚显微对使光波发生折射、漫反射、衍射或干涉而产生的各种颜色；结构色具有独特的虹彩效应(颜色随观察角的变化而变化)。

CN111925723A公开了一种制备具有力致变色能力的结构色色彩涂层的方法，此方法通过引入聚合物构建结构色色彩涂层，能够实现具有力致变色能力的结构色色彩涂层的快速、大规模制备，并能够提高传统结构色色彩涂层的光学稳定性，增加结构色色彩涂层的功能性。此发明的缺点在于压力的适用范围较窄(0-500Pa)，非常敏感，容易出现干扰。

CN110684395A公开了一种结构色油墨及其制备方法与应用，此方法提供的结构色油墨可根据印品需要调配成不同优异的光变效果。但是油墨表面没有保护措辞，容易因为沾染杂质或外力作用导致失去光变的效果。

CN109761513A公开了一种温致变色夹层玻璃及其加工工艺，此方法通过在玻璃的夹层中加入温致变色聚合物的方法实现变色，但对于温致变色聚合物本身没有改进，且在夹层中加入了大量的有色成分，极大的影响了变色的视觉效果。

发明内容

鉴于目前现有技术对结构色原理温致变色的相关材料的研究不足，本发明提出了一种变色板材；以及变色板材的制备方法。

一方面，本发明提供了一种变色板材；该变色板材包括基底层与变色层；所述变色层设置在基底层之上，所述变色层为包裹有光子晶体的透明高分子聚合物；

所述基底层与变色层接合的一侧表面为纳米光栅结构；所述纳米光栅的深度为纳米光栅间距的130-200％；

所述透明高分子聚合物的线性热膨胀系数α≥60×10^-6/℃；

所述光子晶体为蛋白石结构的光子晶体，所述光子晶体的粒径大于基底层表面的纳米光栅结构的间距至少20％；所述光子晶体的加入量为透明高分子聚合物体积的40-60％。

进一步地，所述基底层为单一金属、合金或玻璃。

进一步地，所述透明高分子聚合物为以下中的一种：

聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚氯乙烯、可溶性聚四氟乙烯。

进一步地，所述光子晶体为SiO₂微球和/或Fe₃O₄微球，所述光子晶体的粒径为140nm-280nm。

更进一步地，在变色层的表面还设有遮盖层，所述遮盖层为温感有机物涂层，当温度达到第一预定温度后透明度增高，温度到达第二预定温度后透明。

本发明的基底层、变色层均通过特殊的光在光子晶体材料表面与内部传播时，受布拉格散射的调制作用，当入射光波长落在带隙范围内时将被反射且在可见光范围内，便会产生肉眼可见的结构色。

本发明中基底层除了承托变色层外，其表面的纳米光栅结构具有两个效果，第一个是增加基底层和变色层之间的附着，防止脱离；第二个作用是纳米光栅也能起到结构色的效果。