一种内部结构色及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种内部结构色及其制备方法，内部结构色包括相对设置的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层相对的表面上具有相同的纳米光栅结构。该内部结构色通过在304镜面不锈钢上飞秒激光扫描纳米光栅结构，在利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行转印多次，得到多个相同的纳米光栅，然后将具有转印结构表面重合对贴制得。该方法简单，且得到的纳米光栅位于结构色内部，不易被磨损；会使得衍射效果增强，从而在材料内部实现各种结构色；可以大面积、批量化生产。内部结构色在显示、装饰、防伪等领域具有广阔的应用前景。该内部结构色能够观察到可见光波段几乎所有的光。

【技术实现步骤摘要】
一种内部结构色及其制备方法
本专利技术属于结构色
，尤其涉及一种内部结构色及其制备方法。
技术介绍
近十几年中，在现代加工技术的辅助下人们已经掌握了微纳米结构的加工方法，同时结构色的相关研究也已经比较成熟，已经掌握了相关结构色应用的制造方法，但是结构色的广泛应用还需要一些高效制造技术，并还需解决结构色的长久保持等问题。目前可以在不同的金属表面产生各种各样的结构色，以及相同位置得到不同颜色的图案或文字；另一方面，在聚合物内部也可以直接加工光栅结构从而显示结构色。在结构色商业化应用方面，还需要解决相关问题。金属表面虽然加工出各种各样的结构色，但由于光栅结构暴露在金属表面，很容易被破坏或者由于杂质、颗粒积累而掩盖掉，所以需要研究出能够将结构色制造于材料内部使其不被破坏的方法；而离我们最近的时间，是在2011年，韩国人Jung-KyuPark和Sung-HarkCho利用飞秒激光直写技术在聚二甲基硅氧烷(PDMS)内部制造出了结构色，虽然该方法能够加工出所需结构色，但是由于其加工工艺难度大，加工过程复杂，成本较高，加工效率很低，很难做到大批量加工。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种内部结构色及其制备方法，该方法简单，且结构色不易被磨损。本专利技术提供了一种内部结构色，包括贴合的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层贴合的表面上具有相同的纳米光栅结构。优选地，第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层之间还包括多层上下表面均具有相同的纳米光栅结构的聚二甲基硅氧烷薄层。优选地，每层聚二甲基硅氧烷薄层的厚度为0.5～2mm；纳米光栅结构的条纹周期为300～800nm。优选地，所述聚二甲基硅氧烷薄层由质量比为10～10.5:1的聚二甲基硅氧烷聚合物和聚二甲基硅氧烷固化剂制得。本专利技术提供了一种上述技术方案所述内部结构色的制备方法，包括以下步骤：a)在表面清洗干净的304镜面不锈钢进行直线飞秒激光扫描，使304镜面不锈钢表面形成纳米光栅结构，得到不锈钢模板；b)将聚二甲基硅氧烷聚合物-聚二甲基硅氧烷固化剂混合物置于所述不锈钢模板上，抽真空，固化，得到具有纳米光栅结构的第一聚二甲基硅氧烷薄层；c)重复步骤b)，得到第二聚二甲基硅氧烷薄层；d)将第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层的纳米光栅结构面相对设置，得到内部结构色。优选地，所述飞秒激光扫描采用飞秒激光器；所述飞秒激光器的中心波长为800nm，飞秒激光器的脉宽为104fs，重复频率为1KHz；激光功率为90mw，扫描速度14mm/s，扫面线条间距为50μm。优选地，所述表面清洗干净的304镜面不锈钢按照以下方法制得：将待处理304镜面不锈钢模板表面采用浓度≥99.7％的无水乙醇超声清洗8～12分钟，再去离子水超声清洗4～6分钟，氮气吹干，得到表面清洗干净的304镜面不锈钢。优选地，所述固化的温度为95～105℃；固化的时间为55～65min。优选地，所述第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层的纳米光栅结构面相对设置的过程为：将第一聚二甲基硅氧烷薄层的纳米光栅结构面的纳米光栅结构区域之外贴合隔开层，再和第二聚二甲基硅氧烷薄层的纳米光栅结构面贴合，所述隔开层的厚度为80～130μm。本专利技术提供了一种内部结构色，包括相对设置的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层相对的表面上具有相同的纳米光栅结构。该内部结构色通过在304镜面不锈钢上飞秒激光扫描纳米光栅结构，在利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行转印多次，得到多个相同的纳米光栅，然后将具有转印结构表面重合对贴制得。该方法简单，且得到的纳米光栅位于结构色内部，不易被磨损；会使得衍射效果增强，从而在材料内部实现各种结构色；可以大面积、批量化生产。本专利技术提供的内部结构色在显示、装饰、防伪等领域具有广阔的应用前景。实验结果表明：本专利技术提供的内部结构色能够观察到可见光波段几乎所有的光。附图说明图1为本专利技术提供的内部结构色的制备工艺流程图；图2为本专利技术提供的内部结构色的采集图；图3为待转印的304镜面不锈钢表面的纳米光栅结构的SEM图；图4为本专利技术实施例1制备的内部结构色的多彩结构色图案；图5为本专利技术实施例2制备的内部结构色的多彩结构色图案。具体实施方式本专利技术提供了一种内部结构色，包括相对设置的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层相对的表面上具有相同的纳米光栅结构。本专利技术提供的内部结构色的纳米光栅结构在内部，不易被磨损，会使得衍射效果增强，从而在材料内部实现各种结构色。在本专利技术中，第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层之间还包括多层上下表面均具有相同的纳米光栅结构的聚二甲基硅氧烷薄层。在本专利技术中，每层聚二甲基硅氧烷薄层的厚度为0.5～2mm；纳米光栅结构的条纹周期为300～800nm。在本专利技术中，所述聚二甲基硅氧烷薄层由质量比为10～10.5:1的聚二甲基硅氧烷聚合物和聚二甲基硅氧烷固化剂制得。在本专利技术中，所述相对设置的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层之间的纳米光栅结构区域之外优选设有隔开层；所述隔开层的厚度优选为40～130μm；所述隔开层具有粘性，能够粘合第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；在本专利技术具体实施例中，优选采用厚度100μm的双面聚酰亚胺。第一聚二甲基硅氧烷薄层上纳米光栅结构的高度优选为20～30μm。所述隔开层的高度大于等于纳米光栅结构的高度，使得第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层之间的纳米光栅结构之间不会有作用力产生，可以正好接触，也可以留有一定的空隙，所述空隙的高度优选为0～50μm。本专利技术提供了一种上述技术方案所述内部结构色的制备方法，包括以下步骤：a)在表面清洗干净的304镜面不锈钢进行直线飞秒激光扫描，使304镜面不锈钢表面形成纳米光栅结构，得到不锈钢模板；b)将聚二甲基硅氧烷聚合物-聚二甲基硅氧烷固化剂混合物置于所述不锈钢模板上，抽真空，固化，得到具有纳米光栅结构的第一聚二甲基硅氧烷薄层；c)重复步骤b)，得到第二聚二甲基硅氧烷薄层；d)将第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层的纳米光栅结构面贴合，得到内部结构色。参见图1，图1为本专利技术提供的内部结构色的制备工艺流程图；其中(a)图为激光在304镜面不锈钢表面直线扫描加工；(b-c)图为转印过程；(d)图为贴合过程；(e)图为贴合后所得到的双层内部结构。本专利技术首先用无水乙醇溶液对304镜面不锈钢表面杂质进行清洗，再利用飞秒激光在304镜面不锈钢表面进行直线扫面加工，再利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行多次转印，得到多个相同的纳米光栅，最终得到新型的内部双层或多层结构色，方法简单，可以大面积、批量化生产；该方法制备的结构色的纳米光栅结构位于材料，不易被磨损，会使得衍射效果增强，从而在材料内部实现各种结构色。该方法能够提高产品的质量和加工效率。所述内部结构色在显示、装饰、防伪等领域具有广阔的应用前景。本专利技术在表面清洗干净的304镜面不锈钢进行直线飞秒激光扫描，使304镜面不锈钢模板表面形成纳米光栅结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内部结构色，其特征在于，包括相对设置的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层相对的表面上具有相同的纳米光栅结构。

【技术特征摘要】
1.一种内部结构色，其特征在于，包括相对设置的第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层；第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层相对的表面上具有相同的纳米光栅结构。2.根据权利要求1所述的内部结构色，其特征在于，第一聚二甲基硅氧烷薄层和第二聚二甲基硅氧烷薄层之间还包括多层上下表面均具有相同的纳米光栅结构的聚二甲基硅氧烷薄层。3.根据权利要求1所述的内部结构色，其特征在于，每层聚二甲基硅氧烷薄层的厚度为0.5～2mm；纳米光栅结构的条纹周期为300～800nm。4.根据权利要求1所述的内部结构色，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷薄层由质量比为10～10.5:1的聚二甲基硅氧烷聚合物和聚二甲基硅氧烷固化剂制得。5.一种权利要求1～4任一项所述内部结构色的制备方法，包括以下步骤：a)在表面清洗干净的304镜面不锈钢进行直线飞秒激光扫描，使304镜面不锈钢表面形成纳米光栅结构，得到不锈钢模板；b)将聚二甲基硅氧烷聚合物-聚二甲基硅氧烷固化剂混合物置于所述不锈钢模板上，抽真空，固化，得到具有纳米光栅结构的第一聚二甲基硅氧烷薄层；c)重复步骤b)，得到第二聚二甲基硅氧烷薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家文，薛成，文明静，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34