Page 94 - 《精细化工》2023年第8期
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·1708· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
和 468 nm。与 PS@SiO 2 相比，PVDF/PS@SiO 2 的反 由图 4c 和 d 可以发现，尽管 PVDF/PS@SiO 2
射峰发生了红移，这是由于材料的有效折射率增大， 结构色材料在微观尺度下有细微的裂缝，但微观结
即基于 BRAGG 衍射 [31] 引起的光子带隙红移所致。 构依旧保持完整。
PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的颜色高度饱和且均 摩擦 1、10 和 100 次后 PVDF/PS@SiO 2 结构色
匀，这可归因于所添加 CB 对散射光的有效吸收 [28] 材料的反射谱见图 5，数据经过归一化处理 [32] 。
和三维光子晶体结构的有序性。此外，还可以将此
结构色材料卷在直径为 5 mm 的玻璃棒上。由图 3c
可知，彩色的结构色材料具有优异的柔韧性。图 3d
和 e 数据经归一化处理过 [32] 。
2.5 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的稳定性分析
用于稳定性分析的 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料
均是以粒径 238 nm 的 PS@SiO 2 微球浸渍提拉制
备的。
2.5.1 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的耐摩擦性
PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的耐摩擦性由摩擦
仪进行测试。PS@SiO 2 光子晶体及 PVDF/PS@SiO 2 图 5 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料摩擦前后的反射谱图
结构色材料摩擦前后数码照片如图 4a、b 所示。由 Fig. 5 Reflection spectra of PVDF/PS@SiO 2 structural color
material before and after friction
图 4a 可见，PS@SiO 2 光子晶体摩擦 1 次后，材料基
本上被破坏，颜色消失。由图 4b 可以发现， 由图 5 可以发现，PVDF/PS@SiO 2 结构色材料
PVDF/PS@SiO 2 结构色材料摩擦 1 次后，颜色没有 反射峰位置在 585 nm 附近保持恒定，即使 100 次摩
明显变化，继续摩擦 10 次，颜色依旧亮丽，摩擦 擦后其反射率仍维持在摩擦前反射率的 50%以上，
100 次后，颜色依旧保持稳定。这是由于微球之间 材料具有优异耐摩擦性。这得益于 PVDF 填充光子
引入的 PVDF 黏结剂增大了微球间的接触面积，同 晶体后锁定了微球阵列，提高了材料的稳定性。
时对微球结构进行了锁定，极大改善了材料的耐摩 2.5.2 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的力学性能
擦性能。对摩擦 100 次后的 PVDF/PS@SiO 2 结构色 机械稳定性对于材料的应用至关重要。为了表
材料进行了 SEM 表征，结果见图 4c 和 d。 征 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的机械稳定性，对其
进行了拉伸性能测试，结果如图 6 所示。
图 6 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的应力-应变曲线
Fig. 6 Stress-strain curve of PVDF/PS@SiO 2 structural
color material
图 4 PS@SiO 2 光子晶体（a）和 PVDF/PS@SiO 2 结构色
材料（b）摩擦前后的数码照片；摩擦 100 次后 由图 6 可见，当拉力增至 15 MPa 时，材料的
PVDF/PS@SiO 2 结构色材料表面的（c）和截面（d） 应变仅为 8.50%，PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的断
SEM 图 裂应力达到 22.28 MPa，断裂应变为 28.49%，这表
Fig. 4 Digital photographs of PS@SiO 2 photonic crystals
(a) and PVDF/PS@SiO 2 structural color material (b) 明材料具有优异的抗拉伸机械稳定性。
before and after friction; Surface (c) and cross-section PVDF 是一种线性高分子材料，具有柔顺性，
(d) SEM images of PVDF/PS@SiO 2 structural color 将 其引入到 微球阵列 结构中后 ，所制备 的
material
