Page 199 - 《精细化工》2021年第8期

第 38 卷第 8 期 精 细 化 工 Vol.38, No.8
202 1 年 8 月 FINE CHEMICALS Aug. 2021

纺织染整助剂
不同粒径 SiO 粒子混合制备光子晶体结构色薄膜
2

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林田田，杨 丹，陈佳颖，葛若晴，高伟洪
（上海工程技术大学 纺织服装学院，上海 201620）

摘要：采用基于 Stöber 工艺的溶剂调控法制备了分散性较好的粒径为 247 和 285 nm 的 SiO 2 纳米粒子，通过调
控两种 SiO 2 纳米粒子的混合比例构建不同颜色的结构色薄膜。当 247 nm SiO 2 所占比例增加时，颜色逐渐蓝移，
但由于非相干光散射的影响，光子晶体薄膜颜色变淡。为解决这一问题，在 SiO 2 悬浮液中加入墨水，当墨水质
量分数增加时，薄膜的明度降低、饱和度提高，且墨水质量分数为 0.06%时饱和度最高。考察了粒径、混合比
例以及墨水质量分数对结构色的影响，结果发现，光子晶体的结构色受粒径影响，且符合布拉格公式，混合比
例的不同改变了 SiO 2 的平均粒径，因而形成不同颜色。
关键词：二氧化硅纳米粒子；粒径；光子晶体；结构色；混合比例；颜色调控；纺织助剂
中图分类号：TS190.2；Q734 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 08-1693-06

Fabrication of photonic crystal structurally colored films by
mixing different sized silica nanoparticles

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LIN Tiantian, YANG Dan, CHEN Jiaying, GE Ruoqing, GAO Weihong
（School of Textiles and Fashion, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China）

Abstract: SiO 2 nanoparticles with particle size of 247 and 285 nm and good dispersibility were synthesized
using a Stöber-based solvent varying method, and then different structural colors films were obtained by
controlling the mixing ratio of these two sized silica nanoparticles. When the proportion of SiO 2 with particle
size of 247 nm increased, the color gradually appeared blue-shift, but the color of the photonic crystal film
got lighter due to the influence of uncorrelated light scattering. To solve the problem, the ink was added to
the silica suspension, when the content of the ink increased, the lightness of the film decreased, the saturation
increased and the saturation was the highest when the mass fraction of ink was 0.06%. The effects of particle
size, mixing ratio and ink content on the structural color were investigated. The results showed that the
structural color of the photonic crystal was affected by the particle size and conformed to the Bragg formula.
Different mixing ratios changed the average particle size of SiO 2, thus formed different colors.
Key words: silica nanoparticles; particle size; photonic crystals; structural color; mixing ratio; color control;
dyeing auxiliaries

[1]
[2]
1987 年，YABLONOVOITCH 和 JOHN 首次 光子进入光子晶体因而产生结构色。由于光子晶体
提出光子晶体的概念，将具有不同介电常数的两种 结构呈现出有序的周期性排列，这种排列方式使得
或两种以上介质按周期性排列而形成的材料称为光 产生的结构色具有角度依赖性，即结构色随观察角
子晶体，其根本特征是存在光子带隙，该带隙阻止 度的变化而变化 [3-5] 。非晶光子晶体是光子晶体的缺

收稿日期：2021-02-02; 定用日期：2021-04-21; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210124
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51803117）；国家级大学生创新训练项目（202010856026）；上海高校青年东方学者岗位计划
资助项目（QD2018040）
作者简介：林田田（1996—），女，硕士生，E-mail: tiantianlin123@163.com。联系人：高伟洪（1988—），男，副教授，E-mail:
gaoweihong@sues.edu.cn。