结构色可变性光子晶体复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种能够可逆调节颜色变化的可变性光子晶体复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、光子晶体是通过周期性排列具有不同介电常数(或折射率)的物质而形成的纳米结构体，其具有由于周期性结构而选择性地反射特定波长的光的特性。构成自然界的大部分颜色都是由物质固有的颜色决定的，但有时也会由于光的衍射或干涉等物理原理而出现，在由于光子晶体结构反射的波长为400nm至700nm的可见光区域，呈现出一种颜色，该颜色被称为结构色(structural color,schemochromes)，其可以在自然界中观察到(例如，蓝蝴蝶翅膀、蛋白石等)

2、随着对结构色研究的进展，已知它是由具有周期性的微结构引起的，已经进行了用于实现该结构色的各种研究。

3、例如，存在如下的技术，即，使用多层薄膜，通过调整薄膜厚度，从而控制光的干涉程度，以呈现期望的结构色的技术。然而，在使用如上的技术的情况下，为了实现各种颜色而必须将薄膜的厚度调整使得对于每种期望颜色具有不同厚度，因此存在困难。

4、另外，存在如下的技术，即，通过图1所示的方法，通过阳极氧化处理形成表面，并根据阳极氧化条件调整颜色的技术，但存在在阳极氧化处理结束后不能改变结构色的局限性。

5、另外，还有通过阳极氧化(anodizing)表面处理实现结构色的方法，但用于呈现单一颜色的这种阳极氧化表面处理是效率非常低的方法，因此存在商业上不可行的问题。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、(专利文献1)韩国授权专利第10-1832059号(公告日期：2018.02.23)

9、(专利文献2)韩国公开专利第10-2013-0110992号(公开日期：2013.10.10)

技术实现思路

1、技术问题

2、为了解决现有结构色材料的问题，本发明旨在提供一种能够通过外部刺激可逆地改变颜色而不是固定的结构色，且能够调节颜色变化的光子晶体复合材料及其制备方法。

3、解决问题的方案

4、为了解决上述问题，本发明的结构色可变性光子晶体复合材料可以包括在表面上形成有金属氧化物层的金属，上述金属氧化物层可以包括多个气孔，上述气孔中可以包括受外部刺激而膨胀和收缩的可变材料。

5、本发明的另一目的涉及一种结构色可变性光子晶体复合材料的制备方法，上述结构色可变性光子晶体复合材料的制备方法可以包括：第一步骤，对金属表面进行表面处理，以形成金属氧化物层和气孔；及第二步骤，在上述气孔中形成可变材料。

6、发明的效果

7、本发明的结构色可变性光子晶体复合材料与现有结构色材料不同，结构色不固定，而是颜色可以通过外部刺激进行多种变化，且可以通过调节外部刺激来调节所表现的结构色的颜色。本发明的结构色可变性光子晶体复合材料的优点在于其颜色可以通过外部刺激可逆地改变，而不是表面处理后决定颜色，因此可用于各种领域，且由于结构色可变性光子晶体复合材料基于金属，因此强度高，从而可应用于建筑、汽车及家电等各种零部件材料。

1.一种结构色可变性光子晶体复合材料，其特征在于，包括在表面上形成有金属氧化物层的金属，

2.根据权利要求1所述的结构色可变性光子晶体复合材料，其特征在于，上述金属包括选自铝、钛、镁及其合金中的至少一种，上述金属氧化物层包含上述金属的氧化物。

3.根据权利要求1所述的结构色可变性光子晶体复合材料，其特征在于，上述外部刺激包括选自电气、磁气、温度及湿度中的至少一种外部刺激。

4.根据权利要求1所述的结构色可变性光子晶体复合材料，其特征在于，上述可变材料包括选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷、(聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯))及氨基苯基硼酸中的至少一种聚合物。

5.根据权利要求4所述的结构色可变性光子晶体复合材料，其特征在于，在上述可变材料中，上述金属氧化物浸渍于上述聚合物中，上述金属氧化物包括选自tio2、sio2、zno、zns、fe2o3、fe3o4、sno2、cuo、wo3、cofe2o4及mnfe2o4中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的结构色可变性光子晶体复合材料，其特征在于，上述金属氧化物层的厚度为0.01μm至300μm，上述气孔的平均深度为0.1μm至100μm，上述气孔的入口的平均直径为0.01μm至3μm。

7.一种结构色可变性光子晶体复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的结构色可变性光子晶体复合材料的制备方法，其特征在于，上述表面处理通过选自阳极氧化法、等离子体电解氧化法及蚀刻法中的至少一种表面处理方法进行。

9.根据权利要求7所述的结构色可变性光子晶体复合材料的制备方法，其特征在于，上述第二步骤通过选自浸渍法、原位聚合法及熔铸法中的至少一种方法进行。