无裂纹聚合物光子晶体的制备及其性能研究

光子晶体的组装结构对其光学性能及其器件应用起着决定性的作用。针对目前自组装方法难以消除膜裂纹，严重限制光子晶体在高质量器件应用的不足，本项目从调控组装过程中乳胶粒与基材形变、及乳胶粒与基材之间作用力的协调关系，以释放组装过程中的应力，对制备无裂纹聚合物光子晶体膜提出新的解决思路。通过设计制备具有核壳结构及特殊表面功能团的乳胶粒，调控所选基材的表面组成，系统研究不同表面乳胶粒与基材之间的作用对无裂纹膜的制备及性能影响；进一步在乳胶粒组装体系引入弹性聚合物单体，并同时选用柔性基材，系统研究填充聚合物的弹性参数及基材的屈服强度对组装过程中应力释放的影响；基于上述两方面的研究结果，理解乳胶粒与基材之间作用、乳胶粒的形变及基材的屈服强度（或弹性形变）对释放组装过程中应力及无裂纹光晶膜制备及性能的影响规律，发掘影响裂纹形成的本征关系，为发展无裂纹聚合物胶体光子晶体制备提供理论和技术基础。

光子晶体的组装结构对其光学性能及其器件应用起着决定性的作用。针对目前自组装方法难以消除膜裂纹，严重限制光子晶体在高质量器件应用的不足，本项目从调控组装过程中乳胶粒与基材形变、及乳胶粒与基材之间作用力的协调关系，以释放组装过程中的应力，发展无裂纹光子晶体的制备方法及相关应用。(1)通过选用柔性基材，同时在乳胶粒间隙引入柔性聚合物，通过柔性基材的形变及柔性聚合物的变形可释放组装过程中形成的应力，得到大面积无裂纹的光子晶体单晶膜。(2)通过选用超疏水低粘附基材有效实现乳胶粒在组装过程中的自由收缩，得到大面积无裂纹的高质量光子晶体, 所制备样品显示了良好的光学性能。(3)将所发展的这些方法用于喷墨打印高质量光子晶体。（4）发展了各向异性粒子及各向异性光子晶体的制备方法。（5）展示了所制备光子晶体膜在快速湿度响应，高性能光电器件等方面的应用。相关研究结果撰写英文专著1章,发表SCI 收录论文17篇，包括以第一（通讯）作者发表 J. Am. Chem.Soc., NPG Asica Materials, Chem. Commun. 等研究论文。申请中国发明专利专利16项，授权专利6项 （其中1项为韩国授权专利），一项授权专利获得第十四届中国发明专利优秀奖. 项目执行期间培养博士生3名，硕士生1名。