随着科技的不断发展,人们对知识产权的保护意识不断提高,对防伪的要求日益提高。光学防伪技术,是通过富有变化的图案将具有防伪功能的膜通过设备印刷在特定对象的特定部位,通过仪器光电识别从而实现防伪的目的。光学防伪技术基于光的多角度衍射表现出的颜色变化,相比普通防伪技术,具有更好的安全性和识别性,在防伪领域发挥着越来越重要的作用。光子晶体PCs(Photonic Crystals)作为薄膜结构在发光显示、光学防伪、太阳能电池、生物检测等众多领域都因其优越的性能而得到广泛的应用。近年来,由于人们对防伪的要求日益提高,PCs膜在光学防伪领域发挥着重要的作用。而不同层数的PCs膜因其光的衍射差别呈现的丰富的结构色深浅变化,对提高光学防伪性能具有重要意义。PCs薄膜的常用的构筑方法种类繁多,例如:介质棒堆积、精密机械钻孔、胶体自组装法和半导体工艺等。在这些方法中,基于胶体自组装制备法因其胶体自组装技术工艺简单、可用材料广泛等无可比拟的优势,成为目前构筑PCs膜的常用手段之一。基于胶体粒子自组装的主要构筑方法,包括浸渍提拉法、旋涂法、喷墨打印法、刮涂法、LB法等,这些方法各具优势,但存在不能实现逐层微观结构的精确控制的问题。这是由于这些方法在蒸发组装过程难以控制三相线稳定连续的退浸润,而纤维因其对液体的超强的操控能力,使其在构筑的过程中能实现更为精细的调控。以动物毛发纤维构成的中国毛笔作为一种传统的书画工具,其对墨水的可控输运为纳米薄膜材料的制备提供了一个很好的范例。但原有的基于锥形纤维研究中存在两个问题,一是因为书写体系中仅仅依靠纤维之间存储的溶液实现供液,缺乏连续的溶液储存体系,限制了书写过程的连续性;二是因为纤维均是垂直于基底,虽然依靠纤维的尖端微小的尺度可以有效实现精确的结构控制,但同时也限制了制备薄膜的面积。基于此,课题组前期发展了由毛细管与纤维共同构建的纤维液桥法,获得了大面积均匀连续的量子点薄膜,并实现了QLED器件的构筑,该方法能够控制三相线稳定的退浸润,为实现大面积薄膜的制备提供了一个良好的模型体系和技术手段。针对上述问题,受纤维液桥法的启发,基于此方法对液体及三相线的精细控制,开发出一种高效、操作简单新的方法用于制备有序性好,可控层数PCs膜,从而实现对胶体粒子微球结构的层数可控组装,来建立一个更加完备的胶体粒子可控制备的组装体系,实现其在光学防伪领域的应用具有重要意义。本论文的主要研究内容如下:(1)基于纤维液桥法的胶体粒子微球不同层数的PCs薄膜可控制备及体系的构建基于纤维液桥法中新型装置的引导,PS微球溶液形成稳定的液桥,通过三维移动平台的牵引,实现单层PCs膜的构筑。选用不同基底、不同的速度、浓度范围及添加不同的表面张力调节溶剂来进行尝试和探索。研究发现,选用正常玻璃基底,速度、浓度范围在特定区域内,加上合适种类的表面张力调节溶剂异丙醇,能实现单层有序PCs膜的制备。另外,通过对其他粒径的探究,发现同样能稳定构筑出单层有序薄膜结构。在此探究的基础上,通过对速度、浓度参数条件的改变,成功构筑了层数可控的多层PS微球薄膜,并进行相应表征。随后,以粒径为276 nm的PS微球为例,总结统计构筑PCs膜的合适成膜的浓度、速度条件范围,建立起薄膜结构精确可控构筑体系。通过该体系,能够通过相应条件可精确构筑出特定层数的薄膜结构。最后,通过对实验的结果和相关理论进行进一步分析,提出了构筑数精细可控的PCs薄膜材料的成膜机理。(2)基于纤维液桥法构筑的不同层数的PCs膜的性质研究及应用在上一章的基础上,在第三章中对构筑的PCs膜的光学性质进行表征,发现单层PCs膜具有良好的透明性,在一定角度下能够实现光学隐藏。不同结构色多层PCs膜不具有透明性,并且其反射光谱出现蓝移现象。在此基础上,通过利用单层、多层PCs的光学性质不同,在同一基底上构筑出不同层数,不同结构色的PCs膜的图案,制备出图案化防伪标签,提高光学防伪性能,实现其在光学防伪领域的应用。