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Patterned SiO2/Polyurethane Acrylate Inverse Opal Photonic Crystals with High Color Saturation and Tough Mechanical Strength.
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2019-10-25 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b02485 Yichen Li 1 , Xiaohui Wang 1 , Mingan Hu 2 , Lan Zhou 1 , Liqin Chai 1 , Qinguo Fan 3 , Jianzhong Shao 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2019-10-25 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b02485 Yichen Li 1 , Xiaohui Wang 1 , Mingan Hu 2 , Lan Zhou 1 , Liqin Chai 1 , Qinguo Fan 3 , Jianzhong Shao 1
Affiliation
Patterned structural color photonic crystals (PCs) based on periodic photonic nanostructures have attracted great interest in developing high-performance sensors and other smart optical materials as well as tunable structurally colored fashion textiles. However, previously reported patterned PCs with both high color saturation and tough mechanical strength were difficult to achieve, which restricts their practical applications. Herein, arbitrarily patterned silica/polyurethane acrylate (SiO2/PUA) inverse opal photonic crystals (IOPCs) with high color saturation and tough mechanical strength were innovatively designed and fabricated by writing with photopolymerizable PUA "ink" on a self-assembled hollow SiO2 PC template. The high color saturation of the prepared SiO2/PUA IOPCs originated from the high refractive index contrast between the encapsulated air-filled core and the SiO2/PUA composite skeleton. The cross-linked flexible PUA matrix tightly warped the self-assembled hollow SiO2 nanospheres together, endowing the obtained SiO2/PUA IOPCs a structural color pattern with tough mechanical strength. The structural colors of SiO2/PUA IOPCs could be finely tuned by regulating their basic parameters, and a redshift in the resultant structural color was observed due to an increase in the lattice constant when increasing the core size and/or shell thickness of the hollow SiO2 nanospheres.
中文翻译:
图案化的SiO2 /聚氨酯丙烯酸酯反蛋白石光子晶体,具有高的色彩饱和度和强韧的机械强度。
基于周期性光子纳米结构的图案化结构彩色光子晶体(PC)在开发高性能传感器和其他智能光学材料以及可调谐的结构色时尚纺织品方面引起了极大的兴趣。然而,先前报道的具有高色彩饱和度和强机械强度的图案PC很难实现,这限制了它们的实际应用。本文中,通过在自组装空心SiO2 PC模板上用可光聚合的PUA“油墨”进行书写,创新地设计和制造了具有高色彩饱和度和坚韧机械强度的任意图案化的二氧化硅/聚氨酯丙烯酸酯(SiO2 / PUA)反蛋白石光子晶体(IOPC)。 。所制备的SiO2 / PUA IOPC的高色饱和度源自封装的充气芯和SiO2 / PUA复合骨架之间的高折射率对比。交联的柔性PUA基质将自组装的中空SiO2纳米球紧密扭曲在一起,使获得的SiO2 / PUA IOPC具有坚硬的机械强度的结构颜色图案。可以通过调节SiO2 / PUA IOPC的基本参数来对其结构颜色进行微调,并且当增加空心SiO2的核尺寸和/或壳厚度时,由于晶格常数的增加,会观察到所得结构颜色的红移纳米球。为获得的SiO2 / PUA IOPCs提供具有坚硬机械强度的结构颜色图案。可以通过调节SiO2 / PUA IOPC的基本参数来对其结构颜色进行微调,并且当增加空心SiO2的核尺寸和/或壳厚度时,由于晶格常数的增加,会观察到所得结构颜色的红移纳米球。为获得的SiO2 / PUA IOPCs提供具有坚硬机械强度的结构颜色图案。可以通过调节SiO2 / PUA IOPC的基本参数来对其结构颜色进行微调,并且当增加空心SiO2的核尺寸和/或壳厚度时,由于晶格常数的增加,会观察到所得结构颜色的红移纳米球。
更新日期:2019-10-25
中文翻译:
图案化的SiO2 /聚氨酯丙烯酸酯反蛋白石光子晶体,具有高的色彩饱和度和强韧的机械强度。
基于周期性光子纳米结构的图案化结构彩色光子晶体(PC)在开发高性能传感器和其他智能光学材料以及可调谐的结构色时尚纺织品方面引起了极大的兴趣。然而,先前报道的具有高色彩饱和度和强机械强度的图案PC很难实现,这限制了它们的实际应用。本文中,通过在自组装空心SiO2 PC模板上用可光聚合的PUA“油墨”进行书写,创新地设计和制造了具有高色彩饱和度和坚韧机械强度的任意图案化的二氧化硅/聚氨酯丙烯酸酯(SiO2 / PUA)反蛋白石光子晶体(IOPC)。 。所制备的SiO2 / PUA IOPC的高色饱和度源自封装的充气芯和SiO2 / PUA复合骨架之间的高折射率对比。交联的柔性PUA基质将自组装的中空SiO2纳米球紧密扭曲在一起,使获得的SiO2 / PUA IOPC具有坚硬的机械强度的结构颜色图案。可以通过调节SiO2 / PUA IOPC的基本参数来对其结构颜色进行微调,并且当增加空心SiO2的核尺寸和/或壳厚度时,由于晶格常数的增加,会观察到所得结构颜色的红移纳米球。为获得的SiO2 / PUA IOPCs提供具有坚硬机械强度的结构颜色图案。可以通过调节SiO2 / PUA IOPC的基本参数来对其结构颜色进行微调,并且当增加空心SiO2的核尺寸和/或壳厚度时,由于晶格常数的增加,会观察到所得结构颜色的红移纳米球。为获得的SiO2 / PUA IOPCs提供具有坚硬机械强度的结构颜色图案。可以通过调节SiO2 / PUA IOPC的基本参数来对其结构颜色进行微调,并且当增加空心SiO2的核尺寸和/或壳厚度时,由于晶格常数的增加,会观察到所得结构颜色的红移纳米球。