一种纳米结构色晶体的筛选方法及筛选装置与流程

本申请涉及结构色技术领域，特别是涉及一种纳米结构色晶体的筛选方法及筛选装置。

背景技术：

结构色，又称物理色，是一种由光波长尺度的微纳结构与光相互作用形成干涉、衍射或散射而产生颜色的物理生色效应。纳米结构色晶体用于颜料时，具有高亮度、高色彩饱和度、无毒、不褪色、耐高温、环保等一系列重要的优点。

本申请的发明人在长期研究过程中发现，现有的纳米结构色晶体在制造过程中存在过细粉末，过细粉末不能正常呈现颜色，亮度低，被视作固体杂质，因此需要最大限度的降低其含量。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种纳米结构色晶体的筛选方法及筛选装置，能够利用自然沉降的方式去除掉纳米结构色晶体中混入的质量轻的固体杂质。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种纳米结构色晶体的筛选方法，所述筛选方法包括：提供纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液；其中，所述固体杂质包括质量小于所述纳米结构色晶体的所有固体物质；所述第一悬浊液自然沉降第一预设时间后，形成分层的第一上层混合液和第一下层沉淀物，其中，所述第一上层混合液包含质量小于所述纳米结构色晶体的所述固体杂质，所述第一下层沉淀物包含所述纳米结构色晶体；去除所述第一上层混合液以获得所述第一下层沉淀物。

其中，所述提供纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液，包括：提供粒径满足预设条件的所述纳米结构色晶体、所述固体杂质和所述第一液体混合形成的所述第一悬浊液，其中，所述纳米结构色晶体由多层膜层叠设置形成，所述固体杂质包括粒径小于所述预设条件的所述纳米结构色晶体，和/或粒径满足预设条件的所述纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体，和/或粒径小于所述预设条件的所述纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体。

其中，所述提供粒径满足预设条件的所述纳米结构色晶体、所述固体杂质和所述第一液体混合形成的所述第一悬浊液之前，所述筛选方法还包括：提供光学薄膜；将所述光学薄膜粉碎以获得粒径满足所述预设条件的所述纳米结构色晶体与所述固体杂质，其中，所述固体杂质还包括粒径大于所述预设条件的所述纳米结构色晶体和/或粒径大于所述预设条件的所述纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体；将粉碎后的所述光学薄膜经过网筛，以去除所述固体杂质中粒径大于所述预设条件的所述纳米结构色晶体和/或粒径大于所述预设条件的所述纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体。

其中，所述将所述光学薄膜粉碎包括：将所述光学薄膜放入所述第一液体中进行超声波粉碎；所述提供粒径满足预设条件的纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液包括：将进行超声波粉碎后的所述光学薄膜和所述第一液体经过网筛，以获得所述第一悬浊液。

其中，所述将所述光学薄膜粉碎以获得所述纳米结构色晶体包括：利用气流将所述光学薄膜粉碎；所述提供纳米结构色晶体与第一液体混合形成的第一悬浊液包括：将经气流粉碎以及网筛后的所述光学薄膜与所述第一液体混合以形成所述第一悬浊液。

其中，所述纳米结构色晶体由多层膜层层叠设置形成，所述第一预设时间与所述多层膜的层数负相关。

其中，所述去除所述第一上层混合液以获得所述第一下层沉淀物，包括：利用虹吸管将所述第一上层混合液去除。

其中，所述去除所述第一上层混合液以获得所述第一下层沉淀物之后，所述筛选方法还包括：将所述第一下层沉淀物与第二液体混合以形成第二悬浊液；所述第二悬浊液自然沉降第二预设时间后，形成分层的第二上层混合液和第二下层沉淀物；去除所述第二上层混合液以获得所述第二下层沉淀物。

为解决上述技术问题，本申请采用另一个技术方案是：提供一种纳米结构色晶体的筛选装置，所述筛选装置包括：容器，用于承载纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液、以及供所述第一悬浊液自然沉降第一预设时间，以使得所述第一悬浊液形成分层的第一上层混合液和第一下层沉淀物；其中，所述第一上层混合液包含质量小于所述纳米结构色晶体的所述固体杂质，所述第一下层沉淀物包含所述纳米结构色晶体；去除组件，用于将所述容器中的所述第一上层混合液去除。

其中，所述去除组件包括虹吸管；和/或，所述容器为锥形。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的第一悬浊液中包括纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体，且固体杂质包括质量小于纳米结构色晶体的部分。由于上述固体杂质的质量小于纳米结构色晶体的质量，因此在第一悬浊液中，质量轻的固体杂质沉降时间大于纳米结构色晶体的沉降时间，通过控制沉降时间，从而可以有效将固体杂质与纳米结构色晶体分离，以达到提纯的效果；此外，由于过细粉末的质量轻，其质量小于纳米结构色晶体的质量，因此通过上述方式可以有效将纳米结构色晶体中的过细粉末筛除，进而提高后续纳米结构色晶体形成的颜料的亮度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本申请纳米结构色晶体的筛选方法一实施方式的流程示意图；

图2为本申请纳米结构色晶体的筛选装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请纳米结构色晶体的筛选方法一实施方式的流程示意图，该筛选方法包括：

s101：提供纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液；其中，固体杂质包括质量小于纳米结构色晶体的所有固体物质。

具体地，上述纳米结构色晶体可以由多层膜层叠设置形成，纳米结构色晶体的结构可为现有技术中任一种，例如，纳米结构色晶体由cr、4l、cr、4l、cr层叠设置形成，其中，l为二氧化硅；又例如，纳米结构色晶体由cr、4l、ag、4l、cr层叠设置形成，其中，l为氟化镁。

在一个实施方式中，上述步骤s101具体包括：提供粒径满足预设条件的纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液，其中，固体杂质包括粒径小于预设条件的纳米结构色晶体，和/或粒径满足预设条件的纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体(例如，纳米结构色晶体的最外侧两层cr层脱落后形成的固体)，和/或粒径小于预设条件的纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体。上述几种固体杂质的质量比粒径满足预设条件的纳米结构色晶体的质量轻。

而为了实现上述提供粒径满足预设条件的纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液，本申请所提供的筛选方法在上述步骤s101之前还包括：

a、提供光学薄膜。具体地，该提供光学薄膜的过程可以为：提供一基层，该基层可以为透明玻璃基板、聚乙烯硬塑料等；在基层上利用真空镀膜(例如，电子束蒸发、热蒸发法等)的方式形成多层膜；剥离掉基层以形成具有多层膜的光学薄膜。

b、将光学薄膜粉碎以获得粒径满足预设条件的纳米结构色晶体与固体杂质，其中，固体杂质除了可以包括上述比粒径满足预设条件的纳米结构色晶体的质量轻的杂质外，还可以包括粒径大于预设条件的纳米结构色晶体和/或粒径大于预设条件的纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体。

c、将粉碎后的光学薄膜经过网筛，以去除固体杂质中粒径大于预设条件的纳米结构色晶体和/或粒径大于预设条件的纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体。

在一个应用场景中，上述步骤b中将光学薄膜粉碎的过程具体包括：将光学薄膜放入第一液体中进行超声波粉碎；上述获得第一悬浊液的过程可以为：将进行超声波粉碎后的光学薄膜和第一液体经过网筛，以除去固体杂质中粒径大于预设条件的纳米结构色晶体和/或粒径大于预设条件的纳米结构色晶体脱落至少一层膜后形成的固体，剩余的部分形成第一悬浊液。此外，在本实施例中，网筛的规格可根据纳米结构色晶体的用途选定，例如，当纳米结构色晶体用作喷涂颜料时，网筛可以为100目网筛；当纳米结构色晶体用于印刷颜料时，网筛可以为500目网筛。

在另一个应用场景中，上述步骤b中将光学薄膜粉碎的过程具体包括：利用气流将光学薄膜粉碎，此时粉碎后的光学薄膜为固体粉末状；上述获得第一悬浊液的过程可以为：将经气流粉碎以及网筛后的光学薄膜与第一液体混合以形成第一悬浊液。

在另一个实施方式中，上述步骤c将粉碎后的光学薄膜经过网筛的步骤也可不进行，经过网筛的步骤也可在将质量小于纳米结构色晶体的固体杂质去除后进行，本申请对此不作限定。

s102：第一悬浊液自然沉降第一预设时间后，形成分层的第一上层混合液和第一下层沉淀物，其中，第一上层混合液包含质量小于纳米结构色晶体的固体杂质，第一下层沉淀物包含纳米结构色晶体。

具体地，上述质量小于纳米结构色晶体的固体杂质过细粉末在溶液中自然沉降慢，可以被筛选出来，其原理如下：质量小于纳米结构色晶体的固体杂质的粒径较小，比表面积较大，其中，比表面积是指物体单位质量的表面积。在溶液中比表面积越大的物体，与溶剂分子接触越充分，受到溶剂分子热运动(布朗运动)的碰撞作用越大，附加的不规则运动更明显，所以重力的作用被削弱，下沉速度越慢。

第一悬浊液自然沉降过程中，质量轻的固体杂质的沉降速度小于纳米结构色晶体的沉降速度，因此，通过控制第一预设时间从而达到将纳米结构色晶体与质量轻的固体杂质分离的目的；而当质量轻的固体杂质为过细粉末时，通过上述方式可以将过细粉末与纳米结构色晶体分离，以使得后续获得的纳米结构色晶体制成的颜料的亮度更高。

在本实施例中，第一预设时间与纳米结构色晶体的多层膜的层数负相关，即纳米结构色晶体的多层膜的层数越大，其质量越大，第一预设时间越短；第一预设时间可以为5分钟、10分钟等，具体可根据实际情况进行设定。

s103：去除第一上层混合液以获得第一下层沉淀物。

具体地，在一个实施方式中，上述步骤s103具体包括：利用虹吸管将第一上层混合液去除。其中，虹吸管是使液体产生虹吸现象所用的弯管，具体使用过程可以为：首先将虹吸管插入第一上层混合液中，优选地是将虹吸管的端部插入第一上层混合液与第一下层沉淀物之间的界面处，从而尽可能将大部分第一上层混合液去除。

当然，在其他实施方式中，也可采取其他方式，例如，将管道和泵配合，以将第一上层混合液去除。

在又一个实施方式中，为了将质量轻的固体杂质去除得更为彻底，还可进一步重复上述自然沉降过程，进一步重复的次数可以为一次、两次等。具体地，上述步骤s103之后，本申请所提供的筛选方法还包括：

a、将第一下层沉淀物与第二液体混合以形成第二悬浊液；具体地，第二液体可以和第一液体相同，例如，第一液体和第二液体均可为水。

b、第二悬浊液自然沉降第二预设时间后，形成分层的第二上层混合液和第二下层沉淀物；具体地，第二预设时间和上述第一预设时间可以相同。

c、去除第二上层混合液以获得第二下层沉淀物；具体地，在获得第二下层沉淀物后，可将第二下层沉淀物进行干燥，从而获得去除掉质量轻的固体杂质后的纳米结构色晶体。此外，若上述步骤s101中未经过网筛将粒径大于预设条件的固体杂质去除，则在上述步骤c之后还包括将干燥后的第二下层沉淀物经过网筛处理。

请参阅图2，图2为本申请纳米结构色晶体的筛选装置一实施方式的结构示意图，该筛选装置包括：

容器10，用于承载纳米结构色晶体、固体杂质和第一液体混合形成的第一悬浊液、以及供第一悬浊液自然沉降第一预设时间，以使得第一悬浊液形成分层的第一上层混合液和第一下层沉淀物；其中，第一上层混合液包含质量小于纳米结构色晶体的固体杂质，第一下层沉淀物包含纳米结构色晶体。在本实施例中，容器10可以为锥形，即容器10的开口面积小于容器10的底部面积，从而使得容器10的内壁上残留的固体较少。

去除组件12，用于将容器10中的第一上层混合液去除。在本实施例中，去除组件12包括虹吸管120，虹吸管120可以通过虹吸效应将容器10中的第一上层混合液去除。

本申请所提供的纳米结构色晶体的筛选装置结构较为简单，且易于组装完成。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。