【摘 要】
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胶体光子晶体（胶体晶）具有特殊的周期性微纳结构、光禁带及结构色,这使其在显示、印刷、检测及防伪等领域具有广泛的应用前景。传统胶体晶的制备方法存在组装条件苛刻、耗时、无法宏量制备等问题,限制了其应用范围。发展简单、高效的方法用于制备具有新功能的响应型胶体晶并拓展其应用范围仍是一项巨大挑战。本论文共分为五章。第一章:绪论。第二章:SiO2-聚乙二醇甲基丙烯酸酯胶体晶的制备及其对溶剂检测的研究。第三章:
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胶体光子晶体（胶体晶）具有特殊的周期性微纳结构、光禁带及结构色,这使其在显示、印刷、检测及防伪等领域具有广泛的应用前景。传统胶体晶的制备方法存在组装条件苛刻、耗时、无法宏量制备等问题,限制了其应用范围。发展简单、高效的方法用于制备具有新功能的响应型胶体晶并拓展其应用范围仍是一项巨大挑战。本论文共分为五章。第一章:绪论。第二章:SiO2-聚乙二醇甲基丙烯酸酯胶体晶的制备及其对溶剂检测的研究。第三章:胶体晶隐形印刷物的制备及防伪应用研究。第四章:SiO2非晶胶体晶的制备及其印刷的研究。第五章:结论与展望。主要研究内容为:（1）通过结构设计,制备了可溶胀型SiO2-聚乙二醇甲基丙烯酸酯（SiO2-PEGMA）胶体晶检测试纸,并将其用于对溶剂的精确检测。SiO2-PEGMA胶体晶被溶剂溶胀过程中,其反射波长和强度发生显著变化。通过记录其连续反射光谱,可获得该溶剂特有的动态溶胀反射光谱（DSRS）图案。利用DSRS,可精确区分40种同系物（醇、酯、芳香烃和有机酸/碱）、同分异构体及其他具有相似折射率和结构的溶剂。（2）通过在SiO2-PEGMA胶体晶薄膜表面选择性吸附油胺,制备了胶体晶隐形印刷物,并将其用于高级防伪材料。干燥状态下,图案（油胺吸附）和背景的反射峰/结构色一致,图案隐藏在背景中。被水润湿后,图案不发生溶胀并保持原来的结构色（蓝色）。相反,背景发生溶胀,其结构色由蓝色转变成红色,图案显现。该图案隐藏-显现过程完全可逆。由于油胺的物理吸附作用,隐形图案可被乙醇快速擦除,并用相似的制备方法重构新图案。重构过程具有耗时短（45 s）、操作简单及可多次重构等优势。（3）发展了一种聚电解质（聚乙烯吡咯烷酮,PVP）诱导SiO2胶体颗粒组装制备非晶胶体晶的新方法。研究发现,SiO2胶体颗粒表面电位对胶体组装行为具有显著影响。表面电离程度高的SiO2胶体颗粒可组装成有序胶体晶,而表面电离程度低的SiO2胶体颗粒则组装成非晶胶体晶。组装过程中,利用PVP在SiO2颗粒表面的吸附作用,可实现对SiO2颗粒表面电位的调控,获得具有非虹彩结构色的非晶胶体晶。
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