Page 93 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 韩镕辉，等: 基于聚偏氟乙烯复合结构色材料的制备与性能 ·1707·

球间的缝隙中取代空气。升温至 130 ℃，溶剂 HMPA 照片如图 3b 所示。
迅速蒸发，恒温 30 min 后，溶剂 HMPA 完全蒸发，
得到 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料。
2.3 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的形貌表征
基于布拉格衍射，高度有序的光子晶体阵列结
构对于获得结构色至关重要。本研究采用浸渍提拉
法制备了三维有序光子晶体阵列，对粒径为 195、
238 和 261 nm 的 PS@SiO 2 微球提拉 3 次得到的
PS@SiO 2 光子晶体和 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料进
行了 SEM 测试，结果见图 2。

图 2 PS@SiO 2 光子晶体表面（a、b）和截面（c）SEM
图；PVDF/PS@SiO 2 结构色材料表面（d、e）和截
面（f）SEM 图
Fig. 2 Surface (a, b) and cross-section (c) SEM images of
PS@SiO 2 photonic crystals; Surface (d, e) and
cross-section (f) SEM images of PVDF/PS@SiO 2
structural color material

由图 2a~c 可以看出，提拉得到的 PS@SiO 2 光
子晶体组装有序性高、排列紧密，呈 fcc 堆积。由
图 2c 可以看出，提拉得到的 PS@SiO 2 光子晶体高
度有序，厚度为 2 μm。由图 2d~f 可以看出，PS@SiO 2
微球保持 fcc 排列，PVDF 填充至微球之间的缝隙中，
代替了原本存在的空气，微球被 PVDF 所包围，呈
现六边形结构。从图 2f 可以看出，下层是 PVDF 层，
图 3 PS@SiO 2 光子晶体（a）、PVDF/PS@SiO 2 结构色材
上层是 PVDF/PS@SiO 2 三维光子晶体层，其中光子 料（b）、蓝色 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料卷曲在直
晶体层的厚度为 2 μm，这与提拉得到的三维有序光
径 5 mm 的玻璃棒上（c）的数码照片；PS@SiO 2
子晶体厚度一致，说明 PVDF 充分填充至微球缝隙 光子晶体（d）和 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料（e）
中。在三维有序光子晶体中，PVDF 填充在微球周 的反射谱图
围，对微球的结构进行了锁定，可达到稳定结构的 Fig. 3 Digital photographs of PS@SiO 2 photonic crystals
(a), PVDF/PS@SiO 2 structural color material (b),
效果。 curled blue PVDF/PS@SiO 2 structural color material
2.4 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的光学表征 on a glass rod with a diameter of 5 mm (c);
Reflectance spectra of PS@SiO 2 photonic crystals
提拉得到 PS@SiO 2 光子晶体的数码照片如图
(d) and PVDF/PS@SiO 2 structural color materials (e)
3a 所示。由图 3a 可以看出，粒径 261 nm 的 PS@SiO 2
微球提拉所得的颜色为黄色，238 nm 的微球提拉得 由图 3b 可 知，当 PVDF 填充上述 粒径的
到的颜色为绿色，粒径 195 nm 的微球显示为蓝色。 PS@SiO 2 光子晶体后，所制备材料的颜色分别为红
其反射光谱图中对应的反射峰（图 3d）分别为 585、 色、绿色和蓝色，色彩饱和度高，较为亮丽，其反
524 和 445 nm。PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的数码 射光谱图中对应的反射峰（图 3e）分别为 650、556