论文部分内容阅读
结构色是特定的周期性结构使光波发生折射、干涉、衍射或散射而产生的物理色,不需添加任何化学试剂,具有许多优点,如高亮度、高饱和度、虹彩效应和永不褪色等。因此,将结构色这一绿色环保的着色方法应用于纺织面料,可以有效降低印染过程中的环境污染,并且丰富纺织染整色系。本课题依据光子晶体结构色生色原理,利用垂直沉积自组装法在织物上构建结构色,深入探讨实验条件对光子晶体结构的影响,并且从织物组织结构的角度出发,结合织物表面结构色生色机理分析光子晶体的形态结构、光学特性及其影响因素,为开发一种具有实际应用价值和生产前景的结构色面料提供一定的理论和实践基础。本论文主要开展了以下四个方面的工作:（1）制备单分散SiO2胶体纳米颗粒:利用St?ber法制备高圆整度和窄粒径分布的SiO2纳米颗粒（150300nm）。讨论氨水的添加量对二氧化硅胶体粒子粒径大小和分布的影响,优选出一套适合于后期有效组装光子晶体的SiO2纳米颗粒制备方案。应用场发射扫描电镜、纳米粒度仪、红外光谱仪和X射线衍射仪观察纳米颗粒的表观形貌以及分析其成分及内部结构。（2）光子晶体在硬质基材上的垂直沉积自组装:将sio2胶体颗粒采用垂直沉积法自组装在表面平整光滑的载玻片上。通过fsem观察光子晶体结构的表观形貌、结构特点及缺陷情况,系统讨论sio2粒径大小、悬浊液的浓度以及沉积温度对组装光子晶体结构的影响,并且分析光子晶体结构中条纹和其他缺陷产生的原因。（3）光子晶体在织物上的垂直沉积自组装:将上述制备光子晶体结构色薄膜的方法从硬质的玻璃基质转移到柔性的织物上,优化了sio2光子晶体结构的制备条件,通过织物表面结构色生色机理分析讨论织物原材料、织物底色、sio2粒径大小以及观察角度对织物表面光子晶体显色效果的影响。（4）织物组织结构对光子晶体结构色显色的影响:在相同的实验条件下,在不同织物组织结构的涤纶表面组装相同粒径大小的sio2纳米颗粒,通过使用uv3600紫外可见近红外光谱仪和爱丽色rm200qc仪对不同组织结构上织物的显色效果定性和定量的分析。通过上述研究,主要结论如下:可以通过改变催化剂氨水的用量比例来较好地控制所制备sio2粒径大小;可以通过调节纳米颗粒粒径大小和观察角度得到不同光子禁带所对应的光子晶体结构色,并且随着组装纳米颗粒粒径的增加或观察角度的减小,结构色所对应可见光的波长增大,即结构色呈现红移趋势;涤纶织物表面构建的sio2光子晶体结构色生色规律与硬质基材上的基本相似,且相比于白色底色织物,黑色织物上结构色的鲜艳度较高;不同的织物组织结构影响着纳米颗粒在织物表面的组装结构,从而影响织物表面进行选择性相干衍射光的数量,导致观察到的结构色亮度差异,相比于平纹织物的结构色,缎纹织物的结构色亮度相对暗淡。本课题采用垂直沉积自组法在涤纶织物上构筑了显色效果良好的光子晶体,并且通过改变织物组织结构得到了不同显色效果的结构色,从而丰富了光子晶体结构色显色色系。