專利名稱：基于形狀記憶聚合物的可調(diào)諧光子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光子裝置，且特別涉及基于形狀記憶聚合物的可調(diào)諧光子裝置。
背景技術(shù)：
光子晶體(photonic crystal)(或裝置)是二維或三維系統(tǒng)，其具有源于其周期性結(jié)構(gòu)的特殊光學(xué)特點(diǎn)。折射率的周期性調(diào)制形成讓一定工作波段(wavelength band)中 的電磁輻射全反射的光子帶隙。這導(dǎo)致一定波長(zhǎng)內(nèi)的電磁輻射選擇性地衍射或折射，造成干擾著色(interference coloring)。形狀記憶聚合物是可以經(jīng)由外部刺激從變形狀態(tài)回復(fù)到其原始形狀的聚合物材料。在熱激活的形狀記憶聚合物的情況下，外部刺激通常是溫度，但是也可以是施加電或磁場(chǎng)、光或PH變化。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種基于制造基于形狀記憶聚合物的光子裝置的方法。所述光子裝置配置為在一系列溫度變化和應(yīng)力下可熱機(jī)械地調(diào)諧以呈現(xiàn)多種光學(xué)性能。模具被形狀記憶聚合物前體(shape memory polymer precursor)浸潤(rùn)，以形成復(fù)合結(jié)構(gòu),其中所述模具具有相互連接的部件我的二維或三維周期性結(jié)構(gòu)，該相互連接的部件具有在所述部件之間的特性間隔。復(fù)合結(jié)構(gòu)固化。從復(fù)合結(jié)構(gòu)去除模具以形成作為模具逆向復(fù)制品的光子裝置。提供一種光子裝置，其包括相互連接的構(gòu)件的二維或三維周期性結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)件之間具有可變的間隔。所述結(jié)構(gòu)含有形狀記憶聚合物，所述形狀記憶聚合物配置為可熱機(jī)械地調(diào)諧以呈現(xiàn)多種光學(xué)性能。所述結(jié)構(gòu)配置為在所述構(gòu)件之間的原始間隔下呈現(xiàn)原始光學(xué)性能。所述結(jié)構(gòu)配置為響應(yīng)于被加熱到第一溫度和在第一應(yīng)力下被冷卻到第二溫度而在所述結(jié)構(gòu)的至少一部分中呈現(xiàn)第一光學(xué)性能。結(jié)構(gòu)的所述部分配置為響應(yīng)于在第二應(yīng)力下冷卻到第三溫度而反射呈現(xiàn)第二光學(xué)性能，所述第二應(yīng)力大于第一應(yīng)力。所述結(jié)構(gòu)的所述部分配置為響應(yīng)于在第三應(yīng)力下冷卻到第四溫度而呈現(xiàn)第三光學(xué)性能，所述第三應(yīng)力大于第二應(yīng)力。原始光學(xué)性能通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)的所述部分加熱到第一溫度而恢復(fù)。第一光學(xué)性能通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)的所述部分加熱到第二溫度而恢復(fù)。第二光學(xué)性能通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)的所述部分加熱到第三溫度而恢復(fù)。所述結(jié)構(gòu)可以含有全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物(perf luorosulfonic acid ionome),其具有聚四氟乙烯(po lytetraf Iuoroethylene PTFE)主鏈和全氟醚磺酸(perfluoroether sulfonic acid)側(cè)鏈?？蛇x地，填充材料(例如蠟)可以添加到光子裝置中的構(gòu)件之間的間隔中，以進(jìn)一步改變光子裝置的光學(xué)性能。在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的原始形狀下的光子裝置的示意圖；圖2是第一臨時(shí)形狀下的圖I的光子裝置的示意圖；圖3是第二臨時(shí)形狀下的圖I的光子裝置的示意圖；圖4是第三臨時(shí)形狀下的圖I的光子裝置的示意圖；圖5是可以用于形成圖I的光子裝置的模具的示意圖；圖6是描述用于形成圖I的光子裝置的方法的示意性流程圖；和圖7是用于形成圖I的光子裝置的全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物的四重形狀記憶循環(huán) 的示意圖。應(yīng)變(％ )，溫度(°c )和應(yīng)力(MPa)分別在垂直軸線132、134和136上示出。時(shí)間(分鐘)在水平軸線130時(shí)示出且以分鐘計(jì)。
具體實(shí)施例方式參見附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在幾幅圖中指示相同或相似的部件，光子裝置10示出在圖1-4中。光子裝置10在圖I中被顯示為處于原始形狀18且在圖2中處于第一臨時(shí)形狀20?？蛇x地，光子裝置10包括第二臨時(shí)形狀22(如圖3所示)和第三臨時(shí)形狀24(如圖4所示)。光子裝置10是相互連接的構(gòu)件12的二維周期性結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示。構(gòu)件12可以是孔，如圖1-4所示。替換地，構(gòu)件12可以是相互連接的球體(如下所述)。在二維周期性結(jié)構(gòu)中，光子裝置10具有有限的厚度，具有沿兩個(gè)維度變化的折射率分布，而沒(méi)有沿厚度方向的周期性。光子裝置10也可以是三維周期性結(jié)構(gòu)，其中折射率分布沿三個(gè)維度變化。參見圖I，在環(huán)境溫度下且在沒(méi)有應(yīng)力(或載荷)的情況下，原始形狀18下的構(gòu)件12從一個(gè)構(gòu)件12的中心到鄰近構(gòu)件的中心以原始間隔14間隔開。參見圖1-2，光子裝置10經(jīng)歷第一溫度變化和第一應(yīng)力36，以便從原始形狀18轉(zhuǎn)變到第一臨時(shí)形狀20。在一個(gè)實(shí)施例中，原始形狀18下的光子裝置10被加熱到第一溫度1\。光子裝置10隨后冷卻到第二溫度T2且施加第一應(yīng)力36，以將第一臨時(shí)形狀20固定下來(lái)。該過(guò)程將構(gòu)件12之間的間隔改變?yōu)榈谝婚g隔30 (如圖2所示)。通常，第一間隔30將在第一應(yīng)力36是拉伸力時(shí)增加并在第一應(yīng)力36是壓縮力時(shí)減少。參見圖2-3，光子裝置10經(jīng)歷第二溫度變化和第二應(yīng)力46，以便從第一臨時(shí)形狀20轉(zhuǎn)變到第二臨時(shí)形狀22。在一個(gè)實(shí)施例中，光子裝置10在比第一應(yīng)力36更大的第二應(yīng)力46下變形，并被冷卻到第三溫度T3。該過(guò)程將構(gòu)件12之間的間隔改變?yōu)榈诙g隔40 (如圖3所示)。參見圖3-4，光子裝置10經(jīng)歷第三溫度變化和第三應(yīng)力56，以便從第二臨時(shí)形狀22轉(zhuǎn)變到第三臨時(shí)形狀24。在一個(gè)實(shí)施例中，光子裝置10被冷卻到第四溫度T4。該過(guò)程進(jìn)一步將構(gòu)件12之間的間隔改變?yōu)榈谌g隔50 (如圖4所示)。讓構(gòu)件12之間具有可變的間隔允許光子裝置10被熱機(jī)械地調(diào)諧，以展現(xiàn)可變的光學(xué)性能。在原始形狀18中，光子裝置10反射原始工作波段內(nèi)的電磁輻射，這取決于原始間隔14。在第一臨時(shí)形狀20中，光子裝置10反射第一工作波段內(nèi)的電磁輻射，這取決于第一間隔30。在第二臨時(shí)形狀22中，光子裝置10反射第二工作波段內(nèi)的電磁輻射，這取決于第二間隔40。在第三臨時(shí)形狀24中，光子裝置10反射第三工作波段內(nèi)的電磁輻射，這取決于第三間隔50。換句話說(shuō)，光子裝置10可以被熱機(jī)械地調(diào)諧，從而以第一臨時(shí)形狀20、第二臨時(shí)形狀22和第三臨時(shí)形狀24分別反射原始顏色、第一顏色、第二顏色和第三顏色。原始工作波段、第一工作波段、第二工作波段和第三工作波段可以處在紅外、紫外或可見光譜中。為了回復(fù)，在沒(méi)有應(yīng)力的情況下第三臨時(shí)形狀24被加熱到第三溫度T3,以產(chǎn)生經(jīng)回復(fù)的第二臨時(shí)形狀22。經(jīng)回復(fù)的第二臨時(shí)形狀22保持穩(wěn)定直到溫度進(jìn)一步增加到第二溫度T2，這導(dǎo)致經(jīng)回復(fù)的第一臨時(shí)形狀20。經(jīng)回復(fù)的第一臨時(shí)形狀20保持穩(wěn)定直到溫度進(jìn)一步增加到第一溫度T1，這導(dǎo)致經(jīng)回復(fù)的原始形狀18。第一應(yīng)力36、第二應(yīng)力46和第三應(yīng)力56可以均勻地施加到整個(gè)光子裝置10局部性地局部地施加到一部分光子裝置10。第一應(yīng)力36、第二應(yīng)力46和第三應(yīng)力56可以采取機(jī)械拉伸力或壓縮力的形式。可選地，原始間隔14、第一間隔30、第二間隔40和第三間隔50小于1000納米。可選地，原始間隔14、第一間隔30、第二間隔40和第三間隔50可在100到3000納米之間。接下來(lái)，參考圖6描述制造光子裝置10的方法100。在步驟102開始，構(gòu)造出模具80 (如圖5所示)。圖5是可以用于形成如圖I所示的光子裝置10的模具80的示意圖。模具80具有帶相互連接的構(gòu)件層82的二維或三維周期性結(jié)構(gòu)，如圖5所示。構(gòu)件82以特性間隔84分開。構(gòu)件82可以是球體、立方體、逆球體(inverse sphere)、逆立方體(inversecube)或任何其他合適的形狀。所制造的光子裝置10是模具80的逆向復(fù)制品(inversereplica)。由此,如果模具80包括相互連接的構(gòu)件82 (例如如圖I所示的球體)，則光子裝 置10將是中空的或多孔的結(jié)構(gòu)。如果模具80含有逆球體(類似于圖I所示結(jié)構(gòu)的多孔結(jié)構(gòu))，則光子裝置10將形成類似于如圖5所示結(jié)構(gòu)的相互連接的球體的結(jié)構(gòu)。模具80可以用適于形成二維或三維結(jié)構(gòu)的聚合物、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、金屬或任何其他材料形成。在構(gòu)造模具80的一個(gè)例子中，二氧化硅的球體或構(gòu)件82 (如圖5所示)通過(guò)對(duì)二氧化硅的膠體溶液進(jìn)行離心加工而被裝在容器中(未示出)。接下來(lái)，鄰近或相鄰構(gòu)件82之間的頸部88(如圖5所示)被形成為將鄰近的構(gòu)件82連接在一起。通過(guò)在高溫下加熱或燒結(jié)幾個(gè)小時(shí)以使得鄰近構(gòu)件82彼此連接而形成頸部88。對(duì)于二氧化硅球體來(lái)說(shuō)，燒結(jié)過(guò)程可在從約650°C到約900°C的溫度下實(shí)現(xiàn)。模具80也可以通過(guò)平版印刷技術(shù)或其他合適的方法形成。替換地，模具80可以含有結(jié)構(gòu)性氧化鋁。參見圖6,在步驟104,模具80填充有形狀記憶聚合物前體(precursor) 90,以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)92。形狀記憶聚合物前體90可以在環(huán)境溫度下以液體形式使用。形狀記憶聚合物前體90可以用任何類型的形狀記憶聚合物材料獲得。參見圖6，在步驟106，復(fù)合結(jié)構(gòu)92固化。取決于所用的形狀記憶聚合物前體90的類型，復(fù)合結(jié)構(gòu)92可以通過(guò)熟化、加熱或冷卻來(lái)固化。用于固化的任何適當(dāng)方法都可以使用。在步驟108，模具80從復(fù)合結(jié)構(gòu)92去除，以形成光子裝置10?；谥圃炷＞?0的材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇能選擇性地溶解模具80而不損壞形狀記憶聚合物前體90的溶劑。如果模具80用金屬制造，則其可以用酸溶劑選擇性地溶解。如果模具80含有二氧化硅，則可以用氫氟酸或氫氧化鈉來(lái)選擇性地除去模具80?？蛇x地，在步驟110，填充材料109添加到光子裝置10，以便改變光子裝置的光學(xué)性能。填充材料109可以是具有與形狀記憶聚合物前體90不同的光學(xué)性質(zhì)(例如折射率)的任何固體或液體。填充材料109也可以在光子裝置10已經(jīng)轉(zhuǎn)變到第一臨時(shí)形狀20、第二臨時(shí)形狀22或第三臨時(shí)形狀24之后被添加。填充材料109可以是任何非揮發(fā)的液體或固體。在一個(gè)例子中，填充材料109可以是石蠟或其他類型的蠟。填充材料109可以隨著光子裝置10在其經(jīng)過(guò)加熱、應(yīng)力下的變形、冷卻和再加熱的各個(gè)循環(huán)(cycle)時(shí)變形。如果填充材料109是具有在轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)的熔點(diǎn)的固體，則其可以在各種循環(huán)期間熔化。取決于具體的應(yīng)用，填充材料109可以被選擇為具有在光子裝置10轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)的或該范圍以外的熔點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，前體90可以是這樣的聚合物材料其具有雙重形狀記憶效果且能在被外部刺激(例如熱(即溫度改變)、磁、光和濕氣)激活時(shí)記憶一個(gè)臨時(shí)形狀和一個(gè)原始形狀。例如，前體90可以是環(huán)氧樹脂(epoxy)。在這種情況下，原始形狀18下的光子裝置10 (如圖I所示)被加熱到第一溫度T1并在第一應(yīng)力36下變形，以獲得第一臨時(shí)形狀20(如圖2所示)。光子裝置10被冷卻到第二溫度T2以將第一臨時(shí)形狀20固定下來(lái)。將光子裝置10 (處在第一臨時(shí)形狀20)再加熱到第一溫度T1導(dǎo)致光子裝置10回復(fù)原始形狀18。
在另一實(shí)施例中，前體90可以是具有三重形狀記憶效果且能記憶兩個(gè)臨時(shí)形狀和一個(gè)原始形狀的聚合物材料。例如，前體90可以是雙層聚合物材料，其具有第一層的雙酌 A 二縮水甘油醚環(huán)氧單體(diglycidyl ether bisphenol A epoxy monomer ((EP0N826，可從Hexion獲得))和第二層的聚(丙二醇)二(2-氨基丙基)乙醚熟化劑(poly (propylene glycol)bis (2-aminopropyl)ether curing agent ((Jeffamine D-230,可從Hunstman獲得))。在另一實(shí)施例中，前體90可以是雙向可逆的形狀記憶聚合物，其可在恒定應(yīng)力下可逆地變化形狀。例如，前體可以是乙烯-醋酸乙烯共聚物(poly (ethylene-co-vinylacetate))和過(guò)氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)的混合物。前體90也可以是交聯(lián)聚(環(huán)辛烯)(poly (cyclooctene))。在這種情況下,原始形狀18下的光子裝置10(如圖I所示)被加熱到第一溫度T1并在第一應(yīng)力或載荷下變形，以獲得第一臨時(shí)形狀20(如圖2所示)。在保持應(yīng)力的同時(shí)，光子裝置10可以通過(guò)改變溫度在第一臨時(shí)形狀20和第二臨時(shí)形狀22 (如圖3所示)之間而可逆地循環(huán)變化。換句話說(shuō)，光子裝置10可以被加熱以獲得第一臨時(shí)形狀20并被冷卻以獲得第二臨時(shí)形狀22，只要保持應(yīng)力即可。在去除應(yīng)力時(shí)，光子裝置10回到原始形狀18。在另一實(shí)施例中，前體90可以是具有四重形狀記憶效果且能記憶三個(gè)臨時(shí)形狀和一個(gè)原始形狀18的聚合物材料。例如，前體90可以是熱塑性全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物(perfluorosulfonic acid ionomer),具有聚四氟乙烯(PTFE)主鏈和全氟醚磺酸側(cè)鏈
(NAFI0N )。全氟磺酸離聚物可從Dupont獲得。參見圖6，在步驟104，液體形式的全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物被灌注到模具80中以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)92。通過(guò)在100攝氏度的烤箱中加熱一個(gè)小時(shí)而讓復(fù)合結(jié)構(gòu)92固化。模具80通過(guò)如上所述的各種技術(shù)去除，以用全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物制造光子裝置10(如圖I所示)。全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物是單層均質(zhì)材料，具有一個(gè)大的玻璃轉(zhuǎn)變范圍，其含有雙重、三重的和四重形狀記憶效果。轉(zhuǎn)變范圍是從大約55°C的第一轉(zhuǎn)變溫度到大約130°C的第二轉(zhuǎn)變溫度的范圍。圖7顯示了用于含有全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物的光子裝置10的四重形狀記憶效果。水平軸線130表示時(shí)間且以分鐘為單位。垂直軸線132、134和136分別表示應(yīng)變、溫度和應(yīng)力。圖中的固定階段通過(guò)數(shù)字138表示且回復(fù)階段通過(guò)數(shù)字140表示。溫度通過(guò)線150 (實(shí)線)表示且是攝氏度單位。應(yīng)力(MPa)通過(guò)線152 (虛線)且單位是兆帕。應(yīng)變通過(guò)線154(粗實(shí)線表示)且反映了相對(duì)于原始尺寸或大小的變化百分比。如圖7所示，以原始形狀A(yù)開始，離子交聯(lián)聚合物可在每一個(gè)形狀記憶循環(huán)中記住三種臨時(shí)形狀B、C和D。參見圖中的固定階段138，原始形狀A(yù)的離子交聯(lián)聚合物(在156示出)首先被加熱到140°C并在離子交聯(lián)聚合物以5°C /min的速率被冷卻到90°C時(shí)經(jīng)歷相對(duì)低的0.3MPa的應(yīng)力(在158示出)。具有大約27%應(yīng)變的第一臨時(shí)形狀B (在160示出)在該溫度下定形。在離子交聯(lián)聚合物被冷卻到大約53°C時(shí)施加更大的大約I. 5MPa的應(yīng)力(在162示出)，以將離子交聯(lián)聚合物定形在第二臨時(shí)形狀C(在164示出)。當(dāng)應(yīng)力去除時(shí)，第二臨時(shí)形狀C中的應(yīng)變(相對(duì)于原始形狀)穩(wěn)定在大約60%。在離子交聯(lián)聚合物被冷卻到大約20°C時(shí)施加大得多的大約4. 3MPa的應(yīng)力(在166示出)，以將離子交聯(lián)聚合物定形在第三臨時(shí)形狀D (在168示出)。當(dāng)應(yīng)力去除時(shí)，第三臨時(shí)形狀D中的應(yīng)變穩(wěn)定在大約120%。
回到圖形的回復(fù)階段140，經(jīng)三重變形的離子交聯(lián)聚合物(D)被加熱到大約53°C，以獲得經(jīng)回復(fù)的第二臨時(shí)形狀C (在170示出)。在經(jīng)回復(fù)的第二臨時(shí)形狀C下的離子交聯(lián)聚合物被加熱到大約90°C時(shí)，獲得經(jīng)回復(fù)的第一臨時(shí)形狀B (在172示出)。在經(jīng)回復(fù)的第一臨時(shí)形狀B下的離子交聯(lián)聚合物被加熱到140°C時(shí)，獲得經(jīng)回復(fù)的原始形狀A(yù) (在174示出)。在圖7中，分別使用140°C的第一溫度的第二溫度T2、53°C的第三溫度T3和20°C的第四溫度T4。第一溫度T1、第二溫度T2、第三溫度T3和第四溫度T4可以變化。其他的第一、第二、第三和第四溫度[1\、T2, T3、T4]的例子包括[120°C，90°C，55°C，2(TC ]，[IlO0C,85°C,55°C,15°C ]和[14(TC，11(TC，6(TC，2(TC ]。總的來(lái)說(shuō)，含有全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物的光子裝置10在第一相對(duì)高溫度下具有原始形狀且在逐漸下降的溫度和不同應(yīng)變水平下具有經(jīng)選擇的應(yīng)變水平和三種或更多 臨時(shí)形狀。光子裝置10可以在不確定的低于其最低應(yīng)變溫度的溫度下首先以其第三臨時(shí)形狀D來(lái)使用。在光子裝置10經(jīng)歷增加的溫度(或其他合適的刺激)時(shí)，它逐漸從其第三臨時(shí)形狀D轉(zhuǎn)變形狀為其第二臨時(shí)形狀C,和從其第二臨時(shí)形狀C轉(zhuǎn)變?yōu)槠涞谝慌R時(shí)形狀B，和從其第一臨時(shí)形狀B轉(zhuǎn)變?yōu)槠湓夹螤預(yù)。盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種制造可調(diào)諧光子裝置的方法，該方法包括 用形狀記憶聚合物前體浸潤(rùn)模具，以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述模具具有相互連接的部件的ニ維或三維周期性結(jié)構(gòu)，該相互連接的部件具有在所述部件之間的特性間隔； 固化所述復(fù)合結(jié)構(gòu)； 從復(fù)合結(jié)構(gòu)去除模具，以形成具有相互連接的構(gòu)件的ニ維或三維周期性結(jié)構(gòu)的光子裝置，所述相互連接的構(gòu)件具有在所述構(gòu)件之間的可變間隔，所述光子裝置是模具的逆向復(fù)制品；和 其中光子裝置配置為可用熱機(jī)械方法調(diào)諧，以呈現(xiàn)多種光學(xué)性能。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括在光子裝置中的構(gòu)件之間的間隔中填入填充材料。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中形狀記憶聚合物前體是環(huán)氧樹脂熱固性聚合物材料；和復(fù)合結(jié)構(gòu)的固化通過(guò)熱熟化化實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括 將原始形狀下的光子裝置加熱到第一溫度并在應(yīng)カ下變形，以形成臨時(shí)形狀； 將光子裝置冷卻從而將該臨時(shí)形狀固定下來(lái)， 并將臨時(shí)形狀下的光子裝置再加熱，以回復(fù)光子裝置的原始形狀。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中形狀記憶聚合物前體是こ烯-醋酸こ烯共聚物和過(guò)氧化ニ異丙苯的混合物；且復(fù)合結(jié)構(gòu)的固化通過(guò)熱固化實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括 在應(yīng)カ下將光子裝置加熱到第一溫度，以形成第一臨時(shí)形狀； 在應(yīng)カ下將光子裝置冷卻到第二溫度，以形成第二臨時(shí)形狀；和其中光子裝置配置為在維持應(yīng)カ的同時(shí)在第一臨時(shí)形狀和第二臨時(shí)形狀之間可逆地循環(huán)變化。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中形狀記憶聚合物前體是全氟磺酸離子交聯(lián)聚合物，其具有聚四氟こ烯(PTFE)主鏈和全氟醚磺酸側(cè)鏈；和復(fù)合結(jié)構(gòu)的固化通過(guò)蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括 將光子裝置加熱到第一溫度并在第一應(yīng)カ下變形，以形成第一臨時(shí)形狀； 將光子裝置冷卻到第二溫度從而將第一臨時(shí)形狀固定下來(lái)；和 將光子裝置冷卻到第三溫度并在第二應(yīng)カ下變形，以形成第二臨時(shí)形狀。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)ー步包括 將光子裝置冷卻到第四溫度并在第三應(yīng)カ下變形，以形成第三臨時(shí)形狀； 將光子裝置再加熱到第三溫度，以回復(fù)第二臨時(shí)形狀； 將光子裝置再加熱到第二溫度，以回復(fù)第一臨時(shí)形狀；和 將光子裝置再加熱到第一溫度，以回復(fù)原始形狀。
10.ー種光子裝置包括 相互連接的構(gòu)件的ニ維或三維周期性結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)件之間具有可變的間隔； 其中所述結(jié)構(gòu)含有形狀記憶聚合物，所述形狀記憶聚合物配置為可用熱機(jī)械方法調(diào)諧，以呈現(xiàn)多種顏色； 其中所述結(jié)構(gòu)配置為在所述構(gòu)件之間的原始間隔下反射原始顔色；其中所述結(jié)構(gòu)配置為響應(yīng)于被加熱到第一溫度和在第一應(yīng)カ下被冷卻到第二溫度而在所述結(jié)構(gòu)的至少一部分中反射第一顔色； 其中結(jié)構(gòu)的所述部分配置為響應(yīng)于在第二應(yīng)カ下冷卻到第三溫度而反射第二顔色，所述第二應(yīng)カ大于第一應(yīng)カ； 其中結(jié)構(gòu)的所述部分配置為 響應(yīng)于在第三應(yīng)カ下冷卻到第四溫度而反射第三顔色，所述第三應(yīng)カ大于第二應(yīng)カ； 其中第二顔色通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)的所述部分加熱到第三溫度而恢復(fù)； 其中第一顔色通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)的所述部分加熱到第二溫度而恢復(fù)；和 其中原始顔色通過(guò)將所述結(jié)構(gòu)的所述部分加熱到第一溫度而恢復(fù)。
全文摘要
提供一種基于形狀記憶聚合物的可調(diào)諧光子裝置，其具有二維或三維的相互連接的構(gòu)件周期性結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)件之間具有可變的間隔。所述結(jié)構(gòu)含有形狀記憶聚合物，所述形狀記憶聚合物配置為可熱機(jī)械調(diào)諧以呈現(xiàn)多種顏色。提供一種基于制造基于形狀記憶聚合物的光子裝置的方法。一種模具，具有二維或三維的相互連接的部件周期性結(jié)構(gòu)，該相互連接的部件具有在所述部件之間的特性間隔，具被形狀記憶聚合物前體浸潤(rùn)，以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。復(fù)合結(jié)構(gòu)固化。從復(fù)合結(jié)構(gòu)去除模具以形成作為模具逆向復(fù)制品的光子裝置。
文檔編號(hào)C08L27/18GK102736272SQ20121011062
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者G.P.麥克奈特, T.謝, W.B.卡特 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司