[发明专利]光子禁带可调节及呈现图案化颜色显示的聚合物光子晶体的制备方法

摘要

一种光子禁带可调节及呈现图案化颜色显示的聚合物光子晶体的制备方法，属于高分子材料领域。该方法通过选用具有较高表面电势且尺寸单分散的软质核壳结构水凝胶聚合物微球为构筑基元，通过电场沉积等方式使其快速形成大面积有序结构，以获得电场诱导组装的聚合物光子晶体，并具有光子禁带性质，呈现明亮的结构色。根据不同的负载电压或负载时间，水凝胶聚合物微球在电极板上发生紧密堆积的程度不同，软质水凝胶聚合物微球具有不同程度的体积变化，使其形成的光子晶体晶格周期可调，反射光谱峰位（即光子禁带）发生移动，从而在宏观上实现对光子晶体材料结构色的调控。

主权项

一种光子禁带可调节及呈现图案化颜色显示的聚合物光子晶体的制备方法，其步骤如下：（1）通过乳液聚合方式，用聚合物单体1、聚合物单体2、乳化剂及引发剂制备固含量0.1wt%～50.0wt%、粒径150nm～300nm的水凝胶聚合物微球乳液，聚合物微球的单分散指数为0.010～0.050，表面电势含量为+50.0mV～‑50.0mV；其中，聚合单体1是N，N二甲基丙烯酰胺、N异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯或甲基丙稀酸缩水甘油酯；聚合物单体2是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、氯乙烯、丙烯酸叔丁酯、二乙烯基苯或α‑甲基苯乙烯；（2）将步骤（1）得到的水凝胶聚合物微球乳液置于两侧内壁蒸镀有ITO电极的玻璃容器中，对ITO两极间施加0.5V～25.0V的负载电压、施加时间为0.5～20min，从而使水凝胶聚合物微球在与微球相反电性的ITO电极表面组装成三维六方紧密堆积结构的聚合物光子晶体，由于其周期性的规整排列使其在特定光区内具有光子禁带性质；或，将步骤（1）得到的水凝胶聚合物微球乳液置于两侧内壁蒸镀有ITO电极的玻璃容器中，先通过酸刻蚀使其中一个ITO电极的表面形成图案化且相互分立的导电区域，通过对不同区域施加0.5V～25V的负载电压、施加时间为0.5～20min，从而使水凝胶聚合物微球在不同区域组装成具有不同晶格周期的三维六方紧密堆积结构的聚合物光子晶体，由于其不同区域的不同周期性的规整排列而在不同区域具有各异的光子禁带性质。