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胶体晶体因其周期性晶格结构使其在制备光子晶体、有序大孔材料和晶体学等领域有着重要的应用价值,引起了越来越多研究者的兴趣。其中二维胶体晶是一种由单层胶体微球排列组装成的一类特殊的胶体晶体,由于它同时具有单层性和有序性等性质,为其带来了与三维胶体晶体所不具备的独特特性能与应用。使其在传感器、纳米球刻蚀等领域得到了广泛的应用。但要有效利用这些性能时,大多都要求二维胶体晶体需要具有较大的单晶结构。而以现有的制备技术得到的大部分胶体晶体,其微观结构中容易存在诸如:空位,线缺陷,晶形细小等问题。这些缺陷都限制了它更广泛的应用。因此,提出或改善一种用于制备大面积、少缺陷的单晶二维胶体晶体的高效制备技术,一直是该领域中的挑战之一。 本文针对目前在制备二维胶体晶体薄膜时广泛使用的气/液界面法进行了研究和改进。提出了一种可实现高效制备大面积、少缺陷的单晶二维胶体晶体的制备技术。本文的主要内容包括以下几个部分: (1)以苯乙烯为原料,采用分散聚合法,系统研究了单体用量、引发剂、溶剂用量等对微球粒径、单分散性产生的影响,选择合适的条件制备出了具有微米级的且单分散性较好的聚苯乙烯微球,该微球能完全满足用于制备胶体晶体薄膜时所需的条件。 (2)用重力驱动取代了传统针尖法中采用的机械泵或人工驱动,来制备二维胶体晶体薄膜。通过这种制备方法既能成功避免人工手动滴加乳液过程中的不连续和不稳定性,又能达到专业的机械泵注射类似的效果,大幅降低了实验成本。 (3)胶体晶体薄膜在转移过程中,容易出现破裂等问题。我们尝试将自制的限制框引入二维胶体晶体薄膜的制备过程中,避免了胶体晶体薄膜在转移过程中容易出现的破裂等问题。并探讨了有可能影响到最终成膜效果的因素,如:注射角、限制框的类型等,最终成功的实现了胶体晶体薄膜在不同转移目标表面的有效转移。 (4)为了能更为简便有效的制备较大面积的二维单晶胶体晶体薄膜。我们将旋涡搅拌和手工震荡相结合的方法,对由重力驱动乳液的针尖法进行了改进,成功的开发了一种不需依靠特殊设备也能在短时间内制备厘米级的二维单晶胶体晶体薄膜的高效组装技术。