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自然界存在着诸多给科研人员提供源源不断灵感来源的动植物,激发了一股仿生材料的研究热潮。例如结构色概念就来源于鸟类羽毛等所呈现出来的鲜艳色彩,其成色机理为材料本身的微观结构与光进行相互作用产生的结果。目前结构色材料通常采用球形胶体颗粒进行自组装而得,但仅由球形胶体颗粒制备的结构色材料通常有颜色对比度低、角度依赖性强等缺点,因此常添加黑色物质作为吸光剂来消除以上缺点。另一仿生材料热潮来源于超疏水/超亲水植物。目前分别针对制备超疏水材料与超亲水材料的研究不少,但针对同时赋予同一材料超疏水性和超亲水性的相关研究相比之下甚少。有的研究人员利用敏感性材料制备同时具有超疏水性/超亲水性的材料,但步骤复杂,原料昂贵或不环保。基于以上问题,对制备高色彩对比度、无裂纹的仿生光子晶体结构色涂膜以及制备超疏水性/超亲水性可转换的仿生光子晶体涂膜等方面进行探索和研究。(1)基于纳米级聚苯乙烯球形颗粒,在氧化石墨烯的辅助成膜作用下,制备了一种具有短程有序结构的光子晶体。对比了在没有氧化石墨烯助成膜的条件下制备的光子晶体,结果表面氧化石墨烯不仅可以起到吸光作用,增强光子晶体颜色对比度,还可以减少光子晶体裂纹。光学照片表明,制备的光子晶体涂膜色彩对比度高、无裂纹,且无角度依赖性。实验表明,当PS分散液(10 wt%)和GO溶液(0.5 wt%)的混合体积比为1:1时,制备出来的结构色涂膜既有较高的色彩对比度,同时还呈现无裂纹状态。(2)基于一步分散聚合法,以二乙烯基苯(DVB)为交联剂,苯乙烯(St)为单体制备了微米级表面带节点的血红细胞状粒子(P-RBC)。研究了DVB用量、St单体滴加方式以及反应体系温度变化对产物形貌的影响。实验表明,当DVB用量为0.5 wt%左右,StageⅠ与StageⅡ中加入的苯乙烯质量比为15:5且反应体系后期升温时,最容易制得表面形貌稳定,单分散性良好的P-RBC粒子。(3)P-RBC粒子在空气-水界面利用提拉法制备粒子单层膜。当粒子凹槽向上时,表现为超亲水涂膜;当粒子凹槽向下时,由氟硅烷改性后,表现为具有较强水黏附性的超疏水涂膜。还探讨了超疏水性、超亲水性的形成机理,发现与P-RBC的特殊形貌关系密切。实验表明,当粒子凹槽向上时,超亲水涂膜水接触角仅为3.8°;当粒子凹槽向下时,超疏水涂膜水接触角可达163.6°,且表面水滴在涂膜翻转180°后仍附着于表面。