金属与光子晶体组合型结构色颜料的制备及性能研究

摘要

[目的]基于干涉效应的法布里-珀罗(F-P)腔及介质层-吸收层-介质层-金属(DADM)结构的不透明结构色颜料由于包含一层很薄且对膜厚波动极其敏感的吸收层，在工业化生产中常常出现色相偏差大、工艺稳定性差、生产效率低等问题，亟需寻求一种更稳定高效且低成本的制备方式。[方法]设计了金属与一维光子晶体组合型(MPC)结构，其中不包含对膜厚波动敏感的薄吸收层，而是利用一个金属膜层来实现吸收和部分反射的作用，以实现在白色等浅色的底色上呈现颜色。采用物理气相沉积(PVD)工艺分别制备了MPC和DADM两种类型的结构色颜料Pink 1和Pink 2，分析了它们的光谱、物理性质及颜色。[结果]Pink 1、Pink 2都是微米级片状不透明颜料，颜色随观察角度而异，在深色和浅色的底色上都可以呈现出颜色。与采用DADM结构的Pink 2相比，采用MPC结构的Pink 1在饱和度及随观察角度不同而异色的能力稍弱，但其制备工艺和设备的容错率更高、稳定性更好。在保持颜料覆盖率和最高反射率等性能相近的情况下，Pink 1颜料的日均产能比Pink 2颜料高10%～15%。通过改变MPC膜层结构，还可以实现绿、蓝等新颜色，以及赋予结构色颜料磁性等其他功能。[结论]MPC结构有利于高效率、低成本地进行大规模生产，是一种获得中等饱和度及角度依赖性的不透明结构色颜料的可行方式。

关键词

不透明结构色颜料 / 金属与一维光子晶体组合型结构 / 物理气相沉积 / 大规模生产