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基本信息

項(xiàng)目名稱：
陽極氧化鋁光子晶體著色技術(shù)
小類：
能源化工
簡介：
利用光子晶體概念對鋁或鋁合金進(jìn)行著色是一個(gè)全新的概念，相對于目前在用的電解著色，具有顏色鮮艷、調(diào)控范圍寬且方便、制備過程簡單環(huán)保等優(yōu)勢。該作品的突出特點(diǎn)是用電壓模擬法創(chuàng)新性地解決了氧化鋁光子晶體大規(guī)模生產(chǎn)的可控性問題，其關(guān)鍵技術(shù)在電子產(chǎn)品鋁合金外殼、建筑裝飾鋁合金表面著色處理等方面具有廣泛的用途。
詳細(xì)介紹：
創(chuàng)新點(diǎn)： 1）全新的結(jié)構(gòu)色著色概念。利用微觀結(jié)構(gòu)周期性排列的材料具有的光學(xué)禁帶，形成結(jié)構(gòu)色薄膜，來對鋁著色是一種全新的著色理念。它一步陽極氧化完成、不需要電沉積金屬、不添加任何涂料染料，相對于傳統(tǒng)的電解著色或者噴涂著色這些化學(xué)著色具有多方面的突出優(yōu)勢。 2）新型的光子晶體制備方法。本作品創(chuàng)新性的利用電壓模擬法解決了氧化鋁光子晶體在鋁基上直接顯色的技術(shù)難題，并且此方法相對于傳統(tǒng)電流控制法可控性好、廉價(jià)、方便應(yīng)用于異形體零件、適用于大規(guī)模生產(chǎn)。 3）立體圖案著色。本作品創(chuàng)新性地結(jié)合了絲網(wǎng)印刷技術(shù)和多次陽極氧化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多層光子晶體的立體圖案刻畫。這種技術(shù)在防偽商標(biāo)和裝飾裝潢材料上有廣泛應(yīng)用前景。 4.技術(shù)關(guān)鍵： 1）陽極氧化裝置 通過計(jì)算機(jī)中我們自己利用工程軟件LABVIEW編寫的控制程序，控制電源源輸出一定波形的電壓，并且可以任意改變氧化周期數(shù)、氧化時(shí)間、氧化電壓幅值、電壓變化趨勢等參數(shù)，同時(shí)采集相應(yīng)的電流，從而精確控制氧化反應(yīng)的進(jìn)程。 2）陽極氧化電壓波形 利用合適的周期性陽極氧化電壓進(jìn)行氧化，使得氧化鋁的生長電流高低交替，得到空隙率周期性變化的氧化鋁管道，是得到具有光學(xué)禁帶的光子晶體的關(guān)鍵。氧化電壓波形將直接影響薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，從而成為影響著色鋁光學(xué)性能的最關(guān)鍵因素。

作品圖片

  • 陽極氧化鋁光子晶體著色技術(shù)
  • 陽極氧化鋁光子晶體著色技術(shù)

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

工藝簡單、穩(wěn)定、廉價(jià)：本方法利用周期性電壓得到層狀光子晶體薄膜，因此只需要一步陽極氧化，就完成著色全過程，并且過程中需要的電壓源成本低廉。 環(huán)保無污染：過程中只需使用可循環(huán)使用的硫酸溶液，不涉及任何高污染的沉積液與染料。 顏色范圍寬，調(diào)節(jié)方便：本方法可在可見光譜內(nèi)任意調(diào)節(jié)顏色，沒有色系局限。并且根據(jù)Bragg-Snell定律和電流積分理論，可通過氧化時(shí)間方便地調(diào)節(jié)顏色。 可以說，結(jié)構(gòu)色著色相對于現(xiàn)在正在使用的著色技術(shù)具有多方面的突出優(yōu)勢，在技術(shù)上取得了突破。

科學(xué)性、先進(jìn)性

科學(xué)性與先進(jìn)性： 先進(jìn)的著色技術(shù)與全新的著色概念：

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實(shí)物

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

使用范圍與推廣前景： 1）電子產(chǎn)品外殼及裝飾裝潢材料：本方法在手機(jī)殼、 筆記本外殼、MP3外殼、以及一些建筑裝飾鋁合金等多 種產(chǎn)品上，都有廣泛應(yīng)用前景和可觀的經(jīng)濟(jì)效益潛力。 2）防偽商標(biāo)：本方法制備的帶有立體圖案的著色樣品帶有三維圖案和顏色信息，難以模仿，在防偽商標(biāo)行業(yè)有應(yīng)用前景。 目前，我們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室制備出了各種顏色的手機(jī)殼、名片夾等樣品，證明了本方法在鋁合金應(yīng)用上的可行性與潛力。由于本方法成本低廉、工藝簡單，以及鋁合金型材的市場廣泛，光子晶體著色法將具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。

同類課題研究水平概述

最近，Wang等人在陽極氧化過程中使用周期性變電壓法，制備了另一種新結(jié)構(gòu)的AAO光子晶體[15][16]。據(jù)他們的報(bào)道，這種類型的光子晶體的光學(xué)禁帶可以通過化學(xué)腐蝕的時(shí)間來調(diào)解。很明顯，這種方法提供了一條更快速、更廉價(jià)的途徑來制備光子晶體，并且能實(shí)現(xiàn)大面積的制備。Zou [17]等在室溫下，硫酸溶液中利用變電流法制備了不同層數(shù)的光子晶體，為制備AAO光子晶體制備提出了新的方法。這種變電流法得到的光子晶體在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)崿F(xiàn)空隙率的突變，從而得到比變電壓法帶隙更深的光子晶體。 但是，變電流法制備出的光子晶體，由于鋁基的高反射，仍然需要去除鋁基后才能看到光學(xué)禁帶的顏色。以往研究中的光子晶體無法直接顯色，因此在鋁及其合金的著色應(yīng)用上受到很大局限。而且變電流法的氧化電流是基于一定的電流密度和樣品面積計(jì)算出來的，因此在形狀復(fù)雜，或著印有復(fù)雜圖案等面積難以確定的樣品上，不能得到應(yīng)用。因此本作品的電壓模擬法，相對于以往研究，具有設(shè)備和工藝簡單、可直接顯色、以及可應(yīng)用于各種異形體的優(yōu)勢。
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