基于膠體微球光子晶體結(jié)構(gòu)色纖維的光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、印染是紡織行業(yè)的一個(gè)重要過(guò)程，它可以讓織物顯現(xiàn)不同的顏色。然而，染色過(guò)程中消耗了大量的新鮮水用以溶解染料及沖洗織物。最終未被吸收的染料殘留在水中，形成了嚴(yán)重污染環(huán)境的工業(yè)污水。結(jié)構(gòu)色是處于可見(jiàn)光波段的光與復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用而被強(qiáng)烈反射、衍射或散射，從而顯現(xiàn)出絢麗色彩的物理現(xiàn)象。與化學(xué)染料相比，結(jié)構(gòu)色具有不使用染料，低能量消耗和永不褪色的優(yōu)點(diǎn)，因此是一個(gè)使纖維著色的很有前景的方法。在最近幾年中，研究者們多次嘗試通過(guò)膠體自組裝來(lái)制備

2、圓柱狀纖維，然而對(duì)纖維制備方法及其光學(xué)性質(zhì)的研究目前仍然很缺乏。
　　本文通過(guò)簡(jiǎn)單可行的膠體自組裝法將超細(xì)毛細(xì)管浸沒(méi)在聚苯乙烯（PS）納米球分散液中來(lái)制備結(jié)構(gòu)色纖維。隨著水分慢慢蒸發(fā)，納米球在毛細(xì)管中形成了圓柱狀的膠體晶體纖維。纖維顯現(xiàn)的不同顏色源自光與膠體晶體彎曲的面心立方（f.c.c.）（111）晶面相互作用產(chǎn)生的布拉格反射。膠體晶體纖維的顏色可以通過(guò)改變膠體納米球的大小或者改變毛細(xì)管的直徑而很容易地調(diào)整。當(dāng)入射角從0°變化到

3、30°時(shí)，沿著纖維徑向變化的反射光譜不隨入射光角度的變化而變化，這一特殊性質(zhì)取決于圓柱狀光子晶體柱對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)。但是沿著纖維軸向變化的反射光譜隨著入射角的改變，反射峰的位置發(fā)生了明顯的藍(lán)移。
　　此外還使用軟件建立數(shù)值模型對(duì)膠體晶體纖維的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的結(jié)果較為吻合。計(jì)算結(jié)果還表明膠體纖維的反射光譜僅受纖維外面幾層的排列影響，而與內(nèi)層的排列結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。膠體纖維表面的缺陷和裂紋或者增大纖維的晶格常數(shù)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)