乳液喷墨打印到与水的接触角为160°的用聚二甲基硅氧烷对三叶草叶片复形制备得到的超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴的大小为216 μ m，在温度为90°C，湿度为90%的条件下干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为200 μπι、光子带隙位于750 nm (采集角度，0°?75 °)的凹球形光子晶体微粒。
[0027]实施例5.在含有粒径为400 nm的质量分数为40%的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球乳液中加入质量分数为2%的粒径为50 nm的石墨烯微粒并加入质量分数为0.1%的乙醇，超声分散，然后将乳液滴涂到与水的接触角为160°的银杏叶片超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴的大小为216 μ m，在温度为30°C，湿度为30%的条件下干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为200 μπι、光子带隙位于1000 nm (采集角度，Oo?75ο)的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.05。
[0028]实施例6.在含有粒径为400 nm的质量分数为40%的单分散聚苯乙烯胶体微球乳液中加入质量分数为2%的粒径为16 nm的Fe304微粒并加入质量分数为10%的乙醇，超声分散，然后将乳液滴涂到与水的接触角为160°的用聚二甲基硅氧烷对三叶草叶片复形制备得到的超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴的大小为216 μ m，在温度为30°C，湿度为30%的条件下干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为200 μπι、光子带隙位于1000 nm (采集角度，0°?75 °)的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.5。
[0029]实施例7.在含有粒径为1100 nm的质量分数为60%的单分散聚苯乙烯胶体微球乳液中加入质量分数为5%的粒径为50 nm的Fe3O4微粒，并加入浓度为0.005 mol/L的乳化剂全氟辛酸钠，超声分散，然后将乳液滴涂到与水的接触角为170°的用聚二甲基硅氧烷对紫罗兰叶片进行复形得到的超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴大小为11 μ m，在温度为80°C，湿度为80%的条件下干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为10 μπι、光子带隙位于2500 nm (采集角度，0°?75°)的凹球形光子晶体微粒。
[0030]实施例8.在含有粒径为200 nm的质量分数为50%的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球乳液中加入质量分数为5%的粒径为50 nm的碳黑微粒，并加入浓度为0.2 mol/L的乳化剂乙二醇，超声分散，然后将乳液滴涂到与水的接触角为180°的荷叶叶片上，形成乳液滴，乳液滴大小为550 μ m在温度为40°C、湿度为50%的条件干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为500 μπι、光子带隙位于500 nm (采集角度，0°?75 °)的球形光子晶体微粒。
[0031]实施例9.在含有粒径为300 nm的质量分数为50%的单分散二氧化娃胶体微球乳液中加入质量分数为0.1%的粒径为2nm的碳黑微粒并加入浓度为0.005 mol/L乳化剂十二烷基苯磺酸钠，超声分散，然后将乳液喷墨打印到与水的接触角为170°的用聚二甲基硅氧烷对荷叶进行复形得到的超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴大小为I1 μ m，在温度为40°C、湿度为60%的条件干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为100 μ m、光子带隙位于750 nm的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.2。
[0032]实施例10.在含有粒径为265 nm的质量分数为50%的单分散二氧化娃胶体微球乳液中加入总质量分数为0.1%的粒径为2nm的碳黑微粒和粒径为2 nm的Fe3O4微粒，并加入体积分数为6%的乙醇，超声分散，然后将乳液滴涂到与水的接触角为170°的的疏水二氧化硅修饰的聚氯乙烯超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴大小为1600 μ m，在温度为40°C、湿度为60%的条件干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为1500 μπι、光子带隙位于679 nm的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.24 (图5)。
[0033]实施例11.在含有粒径为300 nm的质量分数为50%的单分散二氧化娃胶体微球乳液中加入总质量分数为5%的粒径为2nm的碳黑微粒和粒径为50 nm的Fe3O4微粒，并加入浓度为0.005mol/L乳化剂十二烷基苯磺酸钠，超声分散，然后将乳液喷涂到与水的接触角为170°的疏水二氧化娃修饰的聚苯乙稀超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴大小为110 μ m，在温度为40°C、湿度为60%的条件干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为100 μ m、光子带隙位于750 nm的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.2。
[0034]实施例12.在含有粒径为300 nm的质量分数为50%的单分散二氧化娃胶体微球乳液中加入总质量分数为5%的粒径为50nm的碳黑微粒、粒径为2 nm的Fe3O4微粒、粒径为20 nm的石墨稀颗粒，并加入浓度为0.005 mol/L乳化剂十二烷基苯磺酸钠，超声分散，然后将乳液喷涂到与水的接触角为170°的用聚二甲基硅氧烷对荷叶进行复形得到的超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴大小为110 μ m，在温度为40°C、湿度为60%的条件干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为100 ym、光子带隙位于750 nm的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.2。
[0035]实施例14.在含有粒径为300 nm的质量分数为50%的单分散二氧化娃胶体微球乳液中加入总质量分数为5%的粒径为2nm的碳黑微粒和粒径为50 nm的Fe3O4微粒，并加入浓度为0.005mol/L乳化剂十二烷基苯磺酸钠，超声分散，然后将乳液喷涂到与水的接触角为170°的疏水二氧化娃修饰的聚乙稀超疏水基底上，形成乳液滴，乳液滴大小为110 μ m，在温度为40°C、湿度为60%的条件干燥，单分散胶体微球自组装形成大小为100 μ m、光子带隙位于750 nm的椭球形光子晶体微粒，长径比为1.2。
【主权项】
1.一种形貌与尺寸可控且色彩无角度依赖性的光子晶体微粒，其特征在于光子晶体微粒的外表面由单分散胶体微球以面心立方周期性结构堆砌而成，微粒内部为长程无序结构，在单分散胶体微球的间隙填充有Fe3O4纳米微粒或碳黑微粒或石墨烯颗粒或三者的混合物纳米微粒，Fe3O4纳米微粒或碳黑微粒或石墨稀颗粒的粒径是2?50 nm。2.根据权利要求1所述的光子晶体微粒，其特征在于单分散胶体微球是单分散聚苯乙烯胶体微球、单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球、单分散聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙稀酸胶体微球和单分散二氧化娃胶体微球其中的一种。3.根据权利要求1所述的光子晶体微粒，其特征在于光子晶体微粒的形貌为球形或椭球形或凹球形。4.根据权利要求1所述的光子晶体微粒，其特征在于光子晶体微粒的尺寸为10μ m?1500 μ mD5.根据权利要求3所述的光子晶体微粒，其特征在于椭球形光子晶体微粒的长径比为1.05 ?1.5o6.根据权利要求1所述的光子晶体微粒，其特征在于光子晶体微粒光子带隙为200?2500 nm，0°?75 °色彩和反射峰位置保持恒定。7.一种形貌与尺寸可控且色彩无角度依赖性的光子晶体微粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (I)将单分散胶体微球乳液超声分散后形成乳液，在上述乳液中加入质量分数为0.1%?5%、粒径为2?50 nm的Fe3O4纳米微粒或碳黑微粒或石墨稀颗粒或者三者的混合物，超声分散后，通过喷涂或滴涂或喷墨打印的方式分散到天然或者仿生制备的普通超疏水基底上，形成乳液滴；或者在上述单分散胶体微球乳液中加入浓度为0.005?0.2 mol/L的乳化剂，超声分散后，通过喷涂或滴涂或喷墨打印的方式分散到天然或者仿生制备的普通超疏水基底上，形成乳液滴；或者在上述单分散胶体微球乳液中加入质量分数为0.1%?10%的乙醇，超声分散后，通过喷涂或滴涂或喷墨打印的方式分散到天然或者仿生制备的普通超疏水基底上，形成乳液滴； 在温度为15 °C?90 °C，相对湿度为15%?90%的条件下将乳液滴 充分干燥，得到形貌与尺寸可控且色彩无角度依赖性的光子晶体微粒。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于单分散胶体微球乳液中单分散胶体微球的质量分数为5%?60%，余量为水，单分散胶体微球的粒径为80?1100 nm,乳液滴的直径为 11 μπι ?1600 μmD9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于超疏水基底与水的静态接触角为150°?180°，超疏水基底优选自荷叶叶片、紫罗兰叶片、三叶草叶片、银杏叶片其中之一，或者通过聚二甲基硅氧烷对上述任意一种叶片进行复形得到的超疏水基底，或者疏水二氧化娃修饰的聚苯乙稀、聚乙稀、聚氯乙稀其中之一。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于乳化剂是十二烷基苯磺酸钠、全氟辛酸钠、乙二醇其中的一种。
【专利摘要】本发明公开了一种形貌可控且色彩无角度依赖性的光子晶体微粒及其制备方法。将Fe3O4纳米微粒、碳黑纳米微粒、石墨烯纳米颗粒或三者的混合物与含有单分散胶体微球的乳液混合，经喷涂、滴涂或者喷墨打印到超疏水基底上，形成直径为11μm～1.6mm的乳液滴，干燥后得到球形或者凹球形的色彩无角度依赖性的光子晶体微粒；或者将Fe3O4纳米微粒或碳黑纳米微粒或石墨烯纳米颗粒或者三者的混合物、乙醇或表面活性剂与含有单分散胶体微球的乳液混合后，经喷涂、滴涂或者喷墨打印到超疏水基底上，形成直径为11μm～1.6mm的乳液滴，干燥后得到椭球形的色彩无角度依赖性的彩色光子晶体微粒，微粒的长径比可控。其具有不褪色、环保的特点，在颜料、显示、传感等领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C30B29/60, C30B5/02
【公开号】CN105177714
【申请号】
【发明人】周金明, 杨静, 谷占东, 张国福, 魏雨
【申请人】河北师范大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月16日