專利名稱：一種彈性膠體晶體膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性膠體晶體膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
材料微觀結(jié)構(gòu)的周期性排列使得材料具有一些新的性能。膠體晶體的結(jié)構(gòu)是長程有序的，因其潛在的應(yīng)用價值，近年來受到廣泛關(guān)注。1996年Jethmalani等人提出，膠體晶體選擇性的衍射可見光，且所衍射的可見光的波長隨著晶格常數(shù)和布拉格衍射角的變化而改變。Fudouzi制備出彈性膠體晶體，其結(jié)構(gòu)色在拉力作用下發(fā)生可逆的變化，此顏色可被肉眼識別，其布拉格衍射峰為力學(xué)強度的函數(shù)，可將其應(yīng)用于力學(xué)響應(yīng)傳感器件。Xia等人還制備出特殊“紙張”，即向PS (聚苯乙烯) 光子晶體中填充PDMS (聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane))，以能使PDMS溶脹的溶劑作為“墨水”，進行書寫。PDMS的溶脹改變了膠體晶體的晶格常數(shù)，從而實現(xiàn)了用無色墨水在無色材料上進行彩色書寫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可應(yīng)用于力學(xué)傳感器等器件的彈性膠體晶體膜及其制備方法。本發(fā)明的一種彈性膠體晶體膜的制備方法是1)在基片的表面涂覆彈性高分子物質(zhì)，形成一層0. 1 0. 5mm厚的彈性膜；2)對所述彈性膜進行表面親水處理；3)將所述基片豎直浸泡在膠體微球懸浮液中3-5天時間，以在彈性膜的表面層積上膠體微球?qū)樱?)用彈性高分子物質(zhì)進行填充，即將上述基片浸泡在彈性高分子溶液中5 15小時，然后在保溫箱中放置1 4小時，在50 100°C下固化。優(yōu)選地，重復(fù)所述步驟4) 2 10次，以進行充分的彈性高分子物質(zhì)填充。優(yōu)選地，所述彈性高分子物質(zhì)包括PDMS、橡膠或聚氨酯。優(yōu)選地，所述膠體微球為PS或PMMA等高分子微球。優(yōu)選地，所述膠體微球為SW2或TW2等氧化物微球。本發(fā)明還提供了一種彈性膠體晶體膜，該晶體膜采用如下步驟進行制備1)在基片的表面涂覆彈性高分子物質(zhì)，形成一層0. 1 0. 5mm厚的彈性膜；2)對所述彈性膜進行表面親水處理；3)將所述基片豎直浸泡在膠體微球懸浮液中3-5天時間，以在彈性膜的表面層積上膠體微球?qū)樱?)用彈性高分子物質(zhì)進行填充，即將上述基片浸泡在彈性高分子溶液中5 15小時，然后在保溫箱中放置1 4小時，在50 100°C下固化。優(yōu)選地，重復(fù)所述步驟4) 2 10次，以進行充分的彈性高分子物質(zhì)填充。
優(yōu)選地，所述彈性高分子物質(zhì)包括PDMS、橡膠或聚氨酯。
優(yōu)選地，所述膠體微球為PS或PMMA等高分子微球。優(yōu)選地，所述膠體微球為SiA或TiA等氧化物微球。本發(fā)明通過采用豎片生長的方式進行彈性膠體晶體膜的制備，并通過填充彈性高分子物質(zhì)改變其結(jié)構(gòu)色，能夠制備出應(yīng)用于力學(xué)傳感器件等的彈性膠體晶體膜。此外，由于采用豎片生長的方式，生長出來的膠體微球?qū)訛閱尉ЫY(jié)構(gòu)，從而使得彈性膠體晶體膜在拉伸變形的時候變形更加均勻，可以進一步提高傳感器準(zhǔn)確性、靈敏性。
具體實施例方式以彈性高分子物質(zhì)為PDMS，膠體微球為PS高分子微球來具體說明本發(fā)明的彈性晶體膜具體制備方法1、彈性膜的制備Sylgard 184 (中文名是聚二甲基硅氧烷)與硅油0. 65dt按一定(1 1)的質(zhì)量比稀釋以后，將其旋涂或者浸涂到玻璃基片上，從而在基片的表面涂覆一層PDMS層，形成一層0. 1 0. 5mm厚的彈性膜，然后用氧的等離子體濺射基片表面的PDMS層，使得PDMS富集0-鍵，從而具有親水特性。2、彈性光子晶體膜的制備將PS微球懸浮液用超純水稀釋，使其固含量為0. 1 10%，將處理好的玻璃基片豎直放于PS懸浮液中，然后置于干燥箱中幾天，得到PS膠體晶體。3、填充光子晶體膜將PDMS填充到PS薄膜中(上述基片浸泡在彈性高分子溶液中10小時，然后放到保溫箱中(50°C ) 2小時固化)，從而將緊密排列的PS微球分離開來。重復(fù)上述步驟3多次，就可以從納米尺度上改變晶體的間距，得到具有可逆結(jié)構(gòu)色的彈性膠體晶體膜。由于本發(fā)明采用豎直層積生長的方式來制備彈性膠體晶體膜，因此生長出來的是單晶結(jié)構(gòu)，從而使得彈性膠體晶體膜在拉伸變形的時候變形更加均勻，可以進一步提高傳感器的性能。上面僅列舉了 PS-PDMS的實施例，本方法還適用于其他的彈性膠體晶體，膠體微球可以為PS，PMMA等高分子微球，SiO2, TiO2等氧化物微球，彈性高分子物質(zhì)采用PDMS、橡膠、聚氨酯等彈性高分子材料。
權(quán)利要求
1.一種彈性膠體晶體膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟1)在基片的表面涂覆彈性高分子物質(zhì)，形成一層0.1 0. 5mm厚的彈性膜；2)對所述彈性膜進行表面親水處理；3)將所述基片豎直浸泡在膠體微球懸浮液中3-5天時間，以在彈性膜的表面層積上膠體微球?qū)樱?)用彈性高分子物質(zhì)進行填充，即將上述基片浸泡在彈性高分子溶液中5 15小時， 然后在保溫箱中放置1 4小時，在50 100°C下固化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，重復(fù)所述步驟4)2 10次，以進行充分的彈性高分子物質(zhì)填充。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述彈性高分子物質(zhì)包括PDMS、橡膠或聚氨
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述膠體微球為PS或PMMA等高分子微球。
5.如權(quán)利要求ι所述的方法，其特征在于，所述膠體微球為SW2或TiA等氧化物微球。
6.一種彈性膠體晶體膜，該晶體膜采用如下步驟進行制備1)在基片的表面涂覆彈性高分子物質(zhì)，形成一層0.1 0. 5mm厚的彈性膜；2)對所述彈性膜進行表面親水處理；3)將所述基片豎直浸泡在膠體微球懸浮液中3-5天時間，以在彈性膜的表面層積上膠體微球?qū)樱?)用彈性高分子物質(zhì)進行填充，即將上述基片浸泡在彈性高分子溶液中5 15小時， 然后在保溫箱中放置1 4小時，在50 100°C下固化。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，重復(fù)所述步驟4)2 10次，以進行充分的彈性高分子物質(zhì)填充。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述彈性高分子物質(zhì)包括PDMS、橡膠或聚氨
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述膠體微球為PS或PMMA等高分子微球。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述膠體微球為S^2或T^2等氧化物微球。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈性膠體晶體膜的制備方法，包括1)在基片的表面涂覆彈性高分子物質(zhì)，形成一層0.1～0.5mm厚的彈性膜；2)對所述彈性膜進行表面親水處理；3)將所述基片豎直浸泡在膠體微球懸浮液中3-5天時間，以在彈性膜的表面層積上膠體微球?qū)樱?)用彈性高分子物質(zhì)進行填充，即將上述基片浸泡在彈性高分子溶液中5～15小時，然后在保溫箱中放置1～4小時，在50～100℃下固化。本發(fā)明通過采用豎片生長的方式進行彈性膠體晶體膜的制備，并通過填充彈性高分子物質(zhì)改變其結(jié)構(gòu)色，能夠制備出應(yīng)用于力學(xué)傳感器件等的彈性膠體晶體膜。
文檔編號C30B5/00GK102251272SQ20111019792
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者楊楊, 王育人, 藍鼎 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所