喷墨打印光子晶体胶乳的铺展行为及可控组装研究

聚合物胶乳对光子晶体组装结构及其光学性能起着决定性的作用。针对目前喷墨打印方法难以可控制备高质量、图案化光子晶体的不足，本项目从加强乳胶粒间的弱相互作用、调控胶乳在基材表面的铺展行为两个方面，对喷墨打印过程中的乳胶粒快速有序组装提出新的解决思路。通过设计制备具有核壳结构及特殊表面功能团的乳胶粒，系统研究不同表面功能团对乳胶粒间弱相互作用的影响；进一步研究胶乳的粘度、表面张力及基材表面的浸润性对胶乳铺展行为的影响；基于上述两方面的研究结果，研究乳胶粒间的弱相互作用、胶乳在基材表面的铺展性对喷墨打印过程中乳胶粒组装性能的影响，最终实现喷墨打印过程中乳胶粒的快速有序组装。本项目的研究将为喷墨打印快速制备图案化光子晶体提供理论和技术基础。

本项目研究了喷墨墨滴在不同浸润性基材上的浸润、铺展及其中乳胶粒的组装行为,制备得到了具有有序排列结构，高光学性能的喷墨打印光子晶体图案；研究了影响墨滴之间聚并融合的关键因素，实现了喷墨打印连续的光子晶体线；并发展了光子晶体在快速响应及高灵敏爆炸物检测方面的应用。另外，本项目还发展了新的喷墨组装基元：具有各向异性结构的乳胶粒，并研究了该乳胶粒的组装性能，以及通过不同几何形状粒子组装膜的不同性能。最后，系统综述了本领域通过对乳胶粒的形貌设计，制备功能性光子晶体膜的工作，以及我们在特殊浸润性光子晶体制备及应用的工作。项目执行过程中，编写外文书籍2个章节，其中一个章节已经正式出版。相关研究结果发表SCI 收录论32 篇，其中以第一（通讯）作者发表 Account. Chem. Res, J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater. 影响因子大于7的论文3篇，发表在Adv. Funct. Mater., Macromol. Rapid Commun., J. Mater. Chem. 的封面论文5篇。申请专利16项，授权专利10项 （其中1项为韩国授权专利），一个专利获得第十四届中国发明专利优秀奖。