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一种两步 旋涂法制备 单层胶体晶体的方法

阅读：116发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，包括以下步骤：S1、取玻璃基底，采用去离子水作为镀膜液体，通过旋涂法在玻璃基底表面制备一层水膜；S2、取微纳胶体粒子水乳液作为镀膜液体，将微纳胶体粒子水乳液滴加在水膜上，并进行第二次旋涂，使微纳胶体粒子水乳液扩散铺展在水膜表面，得到单层胶体晶体；步骤S1旋涂时，去离子水为连续滴加；步骤2旋涂时，微纳胶体粒子水乳液只在旋涂初始滴加一次；水膜表面为完全亲水与润湿的特性，使得微纳胶体粒子水乳液迅速铺展扩散，在旋涂离心力的作用下更加均匀地铺展，最终得到符合要求的单层胶体晶体；本方法操作简便，制备效率高，并且成本低下，极大地节省了原材料，并且最大限度地使原材料利用率达到100%，避免浪费。，下面是一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取玻璃基底，采用去离子水作为镀膜液体，通过旋涂法在玻璃基底表面制备一层水膜；
S2、取微纳胶体粒子水乳液作为镀膜液体，将微纳胶体粒子水乳液滴加在水膜上，并进行第二次旋涂，使微纳胶体粒子水乳液扩散铺展在水膜表面，得到单层胶体晶体；
所述步骤S1旋涂时，去离子水为连续滴加；步骤2旋涂时，微纳胶体粒子水乳液只在旋涂初始滴加一次。
2.根据权利要求1所述的一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，其特征在于，所述玻璃基底的表面经过亲水化处理, 基底面积为3～10cm2。
3.根据权利要求1或2所述的一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，其特征在于，所述步骤S1的旋涂转速为500～3000r/min，旋涂时间为5～30s。
4.根据权利要求1或2所述的一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，其特征在于，所述步骤S2的旋涂转速为500～2000r/min，旋涂时间为1～10s。
5.根据权利要求1或2所述的一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，其特征在于，所述步骤S2微纳胶体粒子水乳液的滴加量为2～20µl，微纳胶体粒子水乳液的固含量为1～
10%。
6.根据权利要求5所述的一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，其特征在于，所述微纳胶体粒子水乳液采用聚苯乙烯水乳液，制备得到的单层胶体晶体为单层聚苯乙烯膜。

说明书全文

一种两步旋涂法制备 单层胶体晶体的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及胶体晶体制备技术领域，具体是一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法。

背景技术

[0002] 胶体晶体是由单分散的、直径在微米或亚微米级别的无机或有机颗粒,在重力、静电力或毛细管力等作用下组装形成的二维或三维有序阵列结构。

[0003] 在光学过滤器、光子晶体、化学传感器，胶体晶体作为模板用于多孔薄膜或图案化薄膜的制备等领域有重要应用。其中单层的胶体晶体有着其独特的应用优势而成为应用热点，例如将其作为模板应用在太阳能电池盖板玻璃、电致变色玻璃、自清洁玻璃等领域的微结构功能薄膜器件组装。

[0004] 胶体晶体的制备方式多种多样，例如：垂直浸渍自组装、提拉法、旋涂法、电化学沉积、空气-液体界面法等，但是单层胶体晶体的大面积制备一直是胶体晶体制备领域的难点与挑战，对于上述的这些传统制备方法制备单层胶体晶体的沉积都有其固有的缺陷。

[0005] 例如垂直浸渍自组装难以控制其厚度，且难以达到大面积均匀；提拉法效率较为低下，难以得到高质量的胶体晶体；传统旋涂法比较浪费原材料，其用液量比较大，由于基底的固有属性难以做到绝对亲水，聚苯乙烯乳液难以大面积均匀铺展，在旋涂转速的离心力作用下难以均匀成膜；电化学沉积及LB法对仪器设备要求较高等。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，该方法能够方便地制备单层胶体晶体，克服了传统旋涂法存在的乳液难以大面积铺展问题，且节约原材料、避免浪费。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，包括以下步骤：
S1、取玻璃基底，采用去离子水作为镀膜液体，通过旋涂法在玻璃基底表面制备一层水膜；
S2、取微纳胶体粒子水乳液作为镀膜液体，将微纳胶体粒子水乳液滴加在水膜上，并进行第二次旋涂，使微纳胶体粒子水乳液扩散铺展在水膜表面，得到单层胶体晶体；
所述步骤S1旋涂时，去离子水为连续滴加；步骤2旋涂时，微纳胶体粒子水乳液只在旋涂初始滴加一次。

[0008] 进一步的，所述玻璃基底的表面经过亲水化处理。

[0009] 进一步的，所述步骤S1的旋涂转速为500～3000r/min，旋涂时间为5～30s。

[0010] 进一步的，所述步骤S2的旋涂转速为500～2000r/min，旋涂时间为1～10s。

[0011] 进一步的，所述步骤S2微纳胶体粒子水乳液的滴加量为2～20µl，微纳胶体粒子水乳液的固含量为1～10%。

[0012] 进一步的，所述微纳胶体粒子水乳液采用聚苯乙烯水乳液，制备得到的单层胶体晶体为单层聚苯乙烯膜。

[0013] 本发明的有益效果是，由于预先在玻璃基底制备一层极薄的水膜，水膜表面为完全亲水与润湿的特性，使得滴加在水膜上的微纳胶体粒子水乳液迅速铺展扩散，在旋涂离心力的作用下更加均匀地铺展，最终得到符合要求的单层胶体晶体。本方法操作简便，制备效率高，并且成本低下，只需滴加极少量的微纳胶体粒子水乳液，极大地节省了原材料，并且最大限度地使原材料利用率达到100%，避免浪费。附图说明

[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：图1是本发明步骤S1的示意图；
图2是本发明步骤S2的示意图；
图3是本实施例得到的单层聚苯乙烯膜的微观图。

具体实施方式

[0015] 本发明提供一种两步旋涂法制备单层胶体晶体的方法，包括以下步骤：S1、如图1所示，取面积4.5cm2的玻璃基底1置于旋涂平台2，采用去离子水3作为镀膜液体，通过滴加器7将去离子水连续滴加在玻璃基底1表面，通过旋涂法在玻璃基底1表面制备一层水膜4；旋涂转速为500～3000r/min，旋涂时间为5～30s；
作为优选的，玻璃基底1的表面经过亲水化处理，基底面积为3～10cm2；
S2、结合图2所示，取微纳胶体粒子水乳液作为镀膜液体，本实施例微纳胶体粒子水乳液采用聚苯乙烯水乳液；将聚苯乙烯水乳液5滴加在水膜4上，并进行第二次旋涂，旋涂转速为500～2000r/min，旋涂时间为1～10s，使聚苯乙烯水乳液5扩散铺展在水膜表面，得到单层胶体晶体6，见图3所示；本步骤微纳胶体粒子水乳液只在旋涂初始滴加一次；聚苯乙烯水乳液的滴加量为2～20µl，聚苯乙烯水乳液的固含量为1～10%。

[0016] 本发明预先在玻璃基底制备一层极薄的水膜，水膜表面为完全亲水与润湿的特性，而微纳胶体粒子水乳液的分散液也是水，当水乳液与水膜接触瞬间形成浓度梯度，胶体小球会向浓度低的方向迅速扩散，致使有限量的胶体小球在基底形成大面积的铺展，再利用旋涂离心力的作用，使铺展更加均匀，能够布满整个玻璃基底，最终得到符合要求的单层胶体晶体。

[0017] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

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