光子晶體結(jié)構(gòu)色釉的制備與表征.pdf

1、結(jié)構(gòu)色是一種由物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)引起光的折射、干涉、衍射、散射等作用而產(chǎn)生的顏色。目前，結(jié)構(gòu)色在一些領(lǐng)域的應(yīng)用研究已非?；钴S，但在陶瓷釉方面的研究卻鮮有涉及。本文通過制備SiO2、TiO2及SiO2@TiO2三種光子晶體結(jié)構(gòu)色用單分散微球，以垂直沉積法分別在玻璃和瓷胎表面自組裝，制得了顏色艷麗的結(jié)構(gòu)色釉，通過對結(jié)構(gòu)色釉的各種影響因素進(jìn)行深入地探討和分析，以期為光子晶體仿生結(jié)構(gòu)色在玻璃及瓷胎上的應(yīng)用提供一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)與理論指導(dǎo)。
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2、）采用溶膠凝膠法制備了不同粒徑的單分散SiO2膠體微球，并以垂直沉積自組裝法將其在玻璃及瓷胎表面制備了顏色艷麗的結(jié)構(gòu)色釉。研究了微球粒徑的工藝控制方法及微球尺寸、熱處理溫度、膜層厚度、不同基底以及微球后處理對結(jié)構(gòu)色的影響。SEM、XRD、紅外光譜等分析表明：在SiO2微球制備過程中，隨著反應(yīng)過程中氨水和正硅酸乙酯濃度的增大，微球粒徑逐漸增大；水解、縮聚反應(yīng)溫度升高，微球尺寸會(huì)逐漸減??；體系水含量增大，SiO2微球尺寸先增大后減小，存在一

3、個(gè)峰值。薄膜分析表明：具有良好三維有序密堆積結(jié)構(gòu)的薄膜，其顏色隨著自組裝用微球粒徑的增大發(fā)生紅移；熱處理過程可使微球收縮，粒徑減小，晶面間距縮短，結(jié)構(gòu)色釉顏色發(fā)生微弱藍(lán)移。研究發(fā)現(xiàn)：膠體粒子濃度過大，將導(dǎo)致膜層過厚，結(jié)構(gòu)色釉顏色飽和度降低；瓷胎與玻璃基相比，所得結(jié)構(gòu)色膜層缺陷少、制備周期短、顏色更為均一艷麗，且不易出現(xiàn)肉眼可見的橫向“條紋”；直接采用反應(yīng)后懸浮液中的微球，比之熱處理后的微球進(jìn)行自組裝，所得結(jié)構(gòu)色的顏色紅移且色彩更為鮮亮。

4、
　?。?）采用溶膠凝膠法制備了不同粒徑的單分散TiO2膠體微球，并以垂直沉積自組裝法將其在玻璃及瓷胎表面制備了顏色艷麗的結(jié)構(gòu)色釉。研究了微球粒徑的工藝控制方法、不同基底以及微球尺寸對結(jié)構(gòu)色的影響。SEM、XRD分析表明：在TiO2微球制備過程中，隨著鈦源濃度增大，微球粒徑逐漸增大；隨著氨水、乙腈含量及反應(yīng)溫度逐漸增加，微球粒徑逐漸減小；溫度越低，微球表面越光滑；乙腈含量超過一定值，小的薄層碎片會(huì)從 TiO2微球表面脫落，使微球性

5、質(zhì)變差。薄膜分析表明：相同條件下，在瓷胎上制得的結(jié)構(gòu)色層近乎白色，顏色不如玻璃基呈色效果好；與 SiO2微球相似， TiO2光子晶體結(jié)構(gòu)顏色也會(huì)隨著自組裝用的 TiO2微球顆粒的增大而發(fā)生紅移，但TiO2光子晶體結(jié)構(gòu)色層所顯現(xiàn)的顏色并不如SiO2的鮮亮，且相同顏色下，TiO2結(jié)構(gòu)顏色所用的微球粒徑要比 SiO2硅結(jié)構(gòu)顏色所用的微球粒徑??；根據(jù)實(shí)驗(yàn)推算結(jié)果可知合成的TiO2微球的折射率約為1.806，與水合非晶氧化鈦的理論值剛好相符。

6、r>　?。?）通過向氧化硅球種子溶液中加入鈦前驅(qū)液后，合成了單分散SiO2@TiO2核殼結(jié)構(gòu)膠體微球，以垂直沉積自組裝法將其在玻璃表面制備了結(jié)構(gòu)色釉。研究了包覆前后結(jié)構(gòu)色釉層顏色、物相的變化。SEM、EDS及XRD分析表明：合成的SiO2@TiO2核殼結(jié)構(gòu)微球同SiO2微球相似，均為無定型態(tài)，至600℃出現(xiàn)微弱的銳鈦礦相，900℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相；與包覆前的SiO2結(jié)構(gòu)色釉的顯色相比，包覆后的SiO2@TiO2結(jié)構(gòu)色發(fā)生紅移，顯示微弱