基于Cu2O、CdS的低角度依存和高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定光子晶體膜的制備及性能.pdf

1、顏色亮麗的三維光子晶體在顯示器件和傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但其角度依存性及通常結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性嚴重限制了其實際應(yīng)用。本論文針對上述科學(xué)問題，設(shè)計合成具有高折射率的單分散膠體微球，并以其作為結(jié)構(gòu)單元構(gòu)建三維光子晶體，通過提高光子晶體有效折射率的方式抑制顏色的角度依存性;同時設(shè)計了一步原位包埋法制備出具有亮麗穩(wěn)定結(jié)構(gòu)色的高強度復(fù)合光子晶體膜。
　　論文利用二甘醇還原性與溫度密切相關(guān)的性質(zhì)控制Cu2O單晶的成核速率，利用硫脲分解速

2、率與溫度密切相關(guān)的性質(zhì)控制CdS單晶的成核速率，通過兩步法將單晶成核過程和聚集生長過程分離，通過調(diào)控反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度，在較高溫度下快速反應(yīng)進行單晶成核，并以其為種子控制聚集體微球的粒徑分布;隨后在較低溫度下緩慢反應(yīng)進行單晶的聚集生長過程，從而制備出適于構(gòu)建光子晶體結(jié)構(gòu)色材料的不同粒徑單分散Cu2O微球(140～190 nm)和CdS微球(170～220 nm)。
　　論文采用高折射率Cu2O和CdS微球構(gòu)筑多種結(jié)構(gòu)色的光子晶體

3、膜，由于高有效折射率抑制了角度變化對顏色的影響，在可見光區(qū)的吸收提高了顏色飽和度，因而基于高度有序陣列的布拉格衍射作用產(chǎn)生了低角度依存性、鮮艷亮麗的顏色。當入射光和觀察角度由10°變?yōu)?5°時，由粒徑為145 nm、165 nm和187 nm的Cu2O微球制備的綠色、金黃色和紅色Cu2O光子晶體膜的反射光譜譜峰位移僅分別為14 nm、15 nm和23 nm，各薄膜的結(jié)構(gòu)色基本保持不變;由粒徑相近的SiO2、PS、CdS和Cu2O微球制備

4、的光子晶體的反射譜峰位移隨微球折射率的提高而降低，證明提高材料有效折射率可以有效抑制結(jié)構(gòu)色的角度依存性。
　　論文以含有適量溶劑（5～40 wt％）、機械性能優(yōu)良的聚合物硝基清漆膜為組裝基底，CdS微球為組裝單元，選擇與聚合物的溶劑互溶后能很好溶解聚合物基底的乙醇為溶劑配制CdS微球分散液。當分散液滴加在聚合物表面時，膜表面的聚合物溶解，CdS微球進入溶解后的聚合物中，隨著溶劑的揮發(fā)，CdS微球組裝和聚合物在微球間的析出同時完成，