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CN114839798B - 基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法 - Google Patents

基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法 Download PDF

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CN114839798B CN202210375348.3A CN202210375348A CN114839798B CN 114839798 B CN114839798 B CN 114839798B CN 202210375348 A CN202210375348 A CN 202210375348A CN 114839798 B CN114839798 B CN 114839798B
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Abstract

本发明涉及隐形眼镜技术领域，具体公开了一种基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法，其中，隐形眼镜的虹膜区和/或瞳孔区含有光子晶体结构，光子晶体结构在隐形眼镜中形成结构色；隐形眼镜包括隐形眼镜基材和形成于隐形眼镜基材的虹膜区和/或瞳孔区的薄膜，薄膜形成于隐形眼镜基材的凸面和/或凹面；光子晶体结构由薄膜构成。本发明通过在聚合固化的隐形眼镜表面复合单层或多层薄膜，形成光子晶体结构，利用薄膜与隐形眼镜基材间的光程差产生物理结构色，实现彩色隐形眼镜镜片的成色，本发明提供的制备方法无额外添加化学助剂，制备过程简洁高效，可控性强、成品率高，制备的隐形眼镜安全性高、透光率好适于人体佩戴。

Description

基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法
技术领域
本发明属于隐形眼镜技术领域，尤其涉及一种基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的快速提高，人们对于眼镜不再单纯地追求实用性，而更加追求美观性和安全性，其中隐形眼镜在过去的几十年内快速发展，市场份额增长至超过1.4亿人，成为人们在追求能看清世界之外，同时兼具美感、便利的象征。最初由强生公司推出、为亚洲市场设计的美容镜片(又称“美瞳”)通过在隐形眼镜中添加色素或颜料，使得眼睛看上去角膜颜色发生了改变从而更加迷人，逐渐受到爱美人士的欢迎。
现有技术中，美瞳产品存在两个问题：一是添加的色素或颜料易造成人体角膜的不适(如异物感、充血、疲劳感、产生分泌物等症状)，严重的甚至引起患者的过敏反应，继而引发感染；二是目前市面上美瞳的颜色较为单一，无法满足人们对多色美瞳的需求。最近，Shen et al.报道了一种新颖制备结构色隐形眼镜的制备方法：将核壳结构的聚合物胶体粒子引入到隐形眼镜中形成蛋白石光子晶体结构，制备得到的隐形眼镜能够呈现出艳丽的结构色(Shen,X.,Du,J.,Sun,J.,Guo,J.,Hu,X.,&Wang,C.(2020).Transparent and UVBlocking Structural Colored Hydrogel for Contact Lenses.ACS AppliedMaterials&Interfaces,12(35),39639-39648)。然而，采用化学合成的聚合物微球存在以下两个问题：其一是胶体粒子在自组装过程中容易形成缺陷，影响结构色质量，难以大批量制备、降低成本，且得到的结构色隐形眼镜可靠性、安全性无法得到保障；其二是胶体粒子与隐形眼镜基材折射率存在差异，从而影响到隐形眼镜的透光率，尤其在光线不足的场景中降低了实用性。因此，研发新型的结构色隐形眼镜材料尤为迫切。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法。本发明通过在隐形眼镜基材上构建单层或多层薄膜，通过折射率差异导致光程差，进而在隐形眼镜表面产生光子晶体结构形成结构色。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供一种基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜，所述隐形眼镜的虹膜区和/或瞳孔区含有光子晶体结构，所述光子晶体结构在所述隐形眼镜中形成结构色；
所述隐形眼镜包括隐形眼镜基材和形成于隐形眼镜基材的虹膜区和/或瞳孔区的薄膜，所述薄膜形成于所述隐形眼镜基材的凸面和/或凹面；所述光子晶体结构由所述薄膜构成。
优选地，所述薄膜选自聚合物薄膜、金属氧化物薄膜、聚电解质薄膜、陶瓷薄膜、金属薄膜和合金薄膜中的任一种；
优选地，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚氧乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胆碱、透明质酸、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚氨基酸、和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物；
其中，聚氨基酸可列举出聚L-赖氨酸、聚L-谷氨酸等；
优选地，所述金属氧化物选自铁、钴、镍、钛、镁、铬、锶、锰、钕、铈、镧和镨的氧化物中的至少一种；
优选地，所述聚电解质选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐和聚硅酸盐中的至少一种；
优选地，所述陶瓷选自氮化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硼和氧化锆陶瓷中的至少一种；
优选地，所述金属选自铁、金、铜、银、钛、镁、锌、钙、钇、钕、锆、钪、钆、铒、钽、铌、钼、钴、铬和锡中的至少一种；
优选地，所述合金选自铁、金、铜、银、钛、镁、锌、钙、钇、钕、锆、钪、钆、铒、钽、铌、钼、钴、铬和锡中的任意几种组成的合金。
优选地，所述薄膜的总厚度为1nm-100μm。在某些具体的实施例中，所述薄膜的厚度为1nm、100nm、1μm、10μm、100μm或它们之间的任意厚度。
优选地，所述薄膜的层数为1-100层。
在某些具体的实施例中，所述薄膜的层数为1层、10层、20层、30层、40层、50层、60层、70层、80层、90层、100层或它们之间的任意层数。
本发明提供的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜，具有如下优势：
1.本发明提供的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜通过在隐形眼镜表面覆着单层或多层周期性介质薄膜，产生光程差，形成稳定的结构色，对人体安全可靠；
2.本发明提供的隐形眼镜中由于存在单层或多层与隐形眼镜基材折射率不同的薄膜，产生结构色，在矫正视力的同时能够美化瞳孔，同时薄膜结构可以阻挡部分对人眼有害波段的光，保障角膜长期健康；
3.本发明提供的隐形眼镜由于引入单层多层薄膜作为光子晶体结构，在眼内环境变化过程中薄膜厚度会随之变化，进而引起结构色改变，具有结构色可变的特性。
另一方面，本发明提供上述基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将隐形眼镜前驱体溶液加入到隐形眼镜模具中，聚合固化，获得隐形眼镜初片；
(2)在步骤(1)得到的隐形眼镜初片的凸面和/或凹面旋涂附着力促进剂然后进行后处理，形成薄膜，产生结构色；或，在步骤(1)得到的隐形眼镜初片的凸面和/或凹面进行后处理，形成薄膜，产生结构色；
(3)将步骤(2)得到的含有薄膜的隐形眼镜初片置于盐水中浸泡至膨胀率稳定不变，即可得到基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜。
优选地，所述隐形眼镜模具的材质选自玻璃、石英、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯中的任一种。
优选地，步骤(1)中，所述隐形眼镜前驱体溶液选自(a)包含聚合物的溶液；或，(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液；
优选地，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚氧乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胆碱、透明质酸、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物；
其中，聚氨基酸可列举出聚L-赖氨酸、聚L-谷氨酸等。
在某些具体的实施方式中，所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、光引发剂中的任意一种，所述无机过氧化物类引发剂包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾；所述偶氮类引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈；所述过氧化物类引发剂包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化环己酮；所述光引发剂包括但不限于二乙氧基苯乙酮、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
优选地，所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
优选地，步骤(2)中，所述附着力促进剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸锆偶联剂、异氰酸酯类偶联剂、酰胺类偶联剂和环氧基偶联剂的任意一种。
优选地，步骤(2)中，所述后处理方法选自离子溅射沉积、气相沉积、真空溅射镀膜、旋涂成膜、流延成膜、离子束蒸发沉积中的一种或几种。
在本发明的技术方案中，所述后处理形成的薄膜可以为聚合物薄膜、金属氧化物薄膜、聚电解质薄膜、陶瓷薄膜和金属薄膜中的任一种。
优选地，步骤(3)中，所述盐水选自质量分数为0.1-10.0％的氯化钠水溶液、质量分数为0.1-10.0％的磷酸二氢钠水溶液和质量分数为0.1-10.0％的磷酸氢二钠水溶液中的任意一种。
具体地，将含有单层或多层薄膜的隐形眼镜初片置于pH为5.0-9.0的盐水中浸泡2-24小时。
优选地，步骤(2)中，所述薄膜的总厚度为1nm-100μm。
在某些具体的实施例中，所述薄膜的厚度为1nm、100nm、1μm、10μm、100μm或它们之间的任意厚度。
优选地，步骤(2)中，所述薄膜的层数为1-100层。
在某些具体的实施例中，所述薄膜的层数为1层、10层、20层、30层、40层、50层、60层、70层、80层、90层、100层或它们之间的任意层数。
在本发明的技术方案中，通过在聚合固化后得到的隐形眼镜初片上进行后处理，将金属、金属氧化物以及其它可作为隐形眼镜的原材料在隐形眼镜初片的表面上复合单层或多层薄膜，通过薄膜与隐形眼镜初片之间折射率不同，与可见光波长匹配产生光程差，形成光子晶体结构，从而制备具有结构色的隐形眼镜，本发明还可在隐形眼镜初片表面涂覆附着力促进剂后再进行后处理，附着力促进剂可提高薄膜之间的粘结强度，防止薄膜之间以及与基底脱落。
本发明提供的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备方法，通过在镜片表面形成多层薄膜产生光程差，形成具有结构色的光子晶体结构，与现有技术方案相比，具有如下优势：
1.本发明均采用隐形眼镜常用的制备材料作为原材料，制备出的隐形眼镜具有高透明度，形成结构色的同时保证了透光率，在光线不足的情境下依然能正常使用。
2.本发明通过成膜技术形成光子晶体微结构，比现有的自组装方法、薄膜加工方法安全性更好，可控性更强，成品率高，而且该方法得到的光子晶体结构缺陷少。
3.本发明提供的单层或多层薄膜是单向增材制造的，相较于胶体多层自组装方法更易控制，且工艺简单，不需要额外化学溶剂，适合佩戴。
附图说明
图1是实施例1中的隐形眼镜结构示意图。
图2是实施例3中的隐形眼镜结构示意图。
具体实施方式
下述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚碳酸酯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：甲基丙烯酸羟乙酯与甲叉双丙烯酰胺(质量比50:1)中，以2,2-二乙氧基苯乙酮(质量为甲叉双丙烯酰胺的0.5％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片表面涂覆厚度为1μm的铝酸锆偶联剂并放入真空镀膜机中，在凸球面侧将单层金薄膜蒸镀在隐形眼镜初片上，获得复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片置于pH为7.3，质量分数为0.89％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例中的隐形眼镜结构如图1所示：I为瞳孔区，II为虹膜区，隐形眼镜内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为均匀排布的薄膜，薄膜的厚度为30μm，光子晶体结构色作为色彩元素分布在隐形眼镜外凸面和/或内凹面。本实施例中可以通过选用不同的模具，使薄膜复合到隐形眼镜的瞳孔区I和/或虹膜区II。
实施例2
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚丙烯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：甲基丙烯酸甲酯，以以2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Photoinitiator 1173，质量为甲基丙烯酸甲酯的0.2％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过254nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片表面涂覆厚度为3μm的硅烷偶联剂并进行化学气相沉积，在外凸面和内凹面侧将氮化硅薄膜沉积在隐形眼镜初片上，获得复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片置于pH为7.3，质量分数为0.89％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得的隐形眼镜其内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，厚度为50μm，光子晶体结构色作为色彩元素分布在隐形眼镜内。
实施例3
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚甲基丙烯酸甲酯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：聚二甲基硅氧烷(PDMS)及硅橡胶(Sylgard 184B，作为固化剂)照质量10:1比例混合后，取上述混合液与正己烷按体积比1:1混合作为隐形眼镜预聚体待用，取预聚体溶液150微升，加入到隐形眼镜模具中，通过50℃热固化120min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片表面涂覆厚度为10μm的异氰酸酯偶联剂并将所得隐形眼镜初片进行旋涂，在外凸面和内凹面侧将聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)薄膜旋涂在隐形眼镜初片上，获得300nm厚的复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片进一步旋涂，步骤与(2)相同，可复合多层嵌段共聚物薄膜，光子晶体隐形眼镜结构色更加明显，本实施例涂覆100层后仍然具有结构色效果。
(4)将复合多层嵌段共聚物薄膜的隐形眼镜初片置于pH为7.3，质量分数为0.1％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得隐形眼镜内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，薄膜层数范围为1-100时均可观察到结构色，相对应的薄膜厚度范围为300nm-30μm，光子晶体结构色作为色彩元素分布在隐形眼镜外凸面和内凹面。本实施例中隐形眼镜结构如图2所示，可以通过选用不同的模具，使薄膜复合到隐形眼镜的瞳孔区I和/或虹膜区II。
实施例4
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：聚乙烯醇和聚乙二醇二丙烯酸酯(质量比为40:1)，以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)(质量为聚乙烯醇的0.2％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片表面旋涂厚度为20μm的酰胺类偶联剂并将所得隐形眼镜初片进行真空溅射沉积，在外凸面和内凹面侧将二氧化钛薄膜离子束真空沉积在隐形眼镜初片上，获得复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片进行二次沉积，步骤与(2)相同，可复合多层二氧化钛薄膜，光子晶体隐形眼镜结构色更明显。
(4)将复合多层二氧化钛薄膜的隐形眼镜初片置于pH为5.0，质量分数为10.0％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得隐形眼镜其内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，厚度为20μm，作为色彩元素分布在隐形眼镜内。
实施例5
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯(质量比为20:1)，以苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(Photoinitiator 819，质量为甲基丙烯酸缩水甘油酯的0.2％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片；
(2)将隐形眼镜初片固定，在外凸面和内凹面侧将聚碳酸酯预聚体在隐形眼镜初片上进行流延成膜，获得复合薄膜的隐形眼镜初片，厚度为10μm。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片进行二次沉积，步骤与(2)相同，可复合多层聚合物薄膜，光子晶体隐形眼镜结构色更明显，本实施例复合20层聚合物薄膜后仍具有结构色。
(4)将复合多层聚碳酸酯薄膜的隐形眼镜初片置于pH为9.0，质量分数为0.89％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得的隐形眼镜其内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，薄膜厚度为10μm–200μm，光子晶体结构色作为色彩元素分布在隐形眼镜内。
实施例6
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：醋酸丁酸纤维素为单体，以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)(质量为单体的1.0％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过365nm紫外光固化40min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片进行旋涂聚苯乙烯磺酸，在外凸面和内凹面侧将聚电解质薄膜沉积在隐形眼镜初片上，获得复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片进行二次沉积，步骤与(2)相同，可复合多层聚苯乙烯磺酸薄膜，光子晶体隐形眼镜结构色更明显。
(4)将复合多层聚苯乙烯磺酸薄膜的隐形眼镜初片置于pH为6.0，质量分数为10.0％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得隐形眼镜其内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，厚度为40μm，作为色彩元素分布在隐形眼镜内。
实施例7
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：甲基丙烯酸羟乙酯单体，以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)(质量为嵌段聚合物的2.0％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片表面涂覆厚度为10μm的酰胺类偶联剂并将所得隐形眼镜初片进行真空溅射沉积，在外凸面和内凹面侧将聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸2-(二甲基溴乙基)氨基乙酯(PMMA-b-PDM)薄膜离子束真空沉积在隐形眼镜初片上，获得复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片进行二次沉积，步骤与(2)相同，可复合多层二氧化钛薄膜，光子晶体隐形眼镜结构色更明显。
(4)将复合多层二氧化钛薄膜的隐形眼镜初片置于pH为5.0，质量分数为10.0％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得隐形眼镜其内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，厚度为100μm，作为色彩元素分布在隐形眼镜内。
实施例8
本实施例中的基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜的制备过程，包括以下步骤：
(1)取一聚苯乙烯材质隐形眼镜模具，该模具包括能够分离的上模具和下模具，其中，上模具具有一凸球面，下模具具有一凹球面，在模具中加入隐形眼镜预聚体溶液：聚乙烯醇和聚乙二醇二丙烯酸酯(质量比为40:1)，以2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)(质量为聚乙烯醇的1.0％)为引发剂，加入到隐形眼镜模具中，通过365nm紫外光固化30min得到隐形眼镜初片；
(2)将所得隐形眼镜初片表面涂覆厚度为20μm的酰胺类偶联剂并将所得隐形眼镜初片在外凸面和内凹面侧旋涂苯乙烯-马来酸酐共聚物前驱液，获得复合薄膜的隐形眼镜初片。
(3)将复合薄膜的隐形眼镜初片进行二次沉积，步骤与(2)相同，可复合多层苯乙烯-马来酸酐薄膜，光子晶体隐形眼镜结构色更明显。
(4)将复合多层二氧化钛薄膜的隐形眼镜初片置于pH为5.0，质量分数为10.0％的氯化钠水溶液中浸泡至膨胀率稳定不变。
本实施例所得隐形眼镜其内部含有光子晶体结构，光子晶体结构为具有周期排布的均匀薄膜，厚度为1nm，作为色彩元素分布在隐形眼镜内。
效果实施例
为对本发明实施例技术方案带来的有益效果进行有力支持，特提供以下性能测试:
A.透光性测试
将本发明实施例1至5所得具有光子晶体结构色的隐形眼镜进行透光性测试，结果显示白光的透过率达到90％以上。
B.含水量测试
将本发明实施例1至5所得具有光子晶体结构色的隐形眼镜进行含水量测试，结果显示其含水量高于60％。
C.透氧率测试
将本发明实施例1至5所得具有光子晶体结构色的隐形眼镜进行进行透氧率测试，结果显示其透氧率高达150Dk/t。
D.细胞毒性测试
细胞毒性测试能准备客观地反应测试样品的潜在毒性，本方法依据IS09363-1方法测试，考察隐形眼镜的细胞毒性，在该方法中，将细胞毒性反应分成0-4级的等级，级数越低，被测试材料的安全性越高。将本发明实施例一至五所得具有光子晶体结构色的隐形眼镜与市售的海昌超薄隐形眼镜做细胞毒性的对比测试，结果显示本发明结构色隐形眼镜的细胞毒性和市售的海昌超薄隐形眼镜一样，均为0级，说明本发明隐形眼镜的安全性符合人体使用标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述隐形眼镜的虹膜区和/或瞳孔区含有光子晶体结构，所述光子晶体结构在所述隐形眼镜中形成结构色；
所述隐形眼镜包括隐形眼镜基材和形成于隐形眼镜基材的虹膜区和/或瞳孔区的薄膜，所述薄膜形成于所述隐形眼镜基材的凸面和/或凹面；所述光子晶体结构由所述薄膜构成；
所述薄膜选自聚合物薄膜、金属氧化物薄膜、聚电解质薄膜、陶瓷薄膜、金属薄膜和合金薄膜中的任一种；
所述薄膜的总厚度为1nm-100μm；所述薄膜的层数为1层；
所述结构色隐形眼镜的制备方法包括以下步骤：
(1)将隐形眼镜前驱体溶液加入到隐形眼镜模具中，聚合固化，获得隐形眼镜初片；
(2)在步骤(1)得到的隐形眼镜初片的凸面和/或凹面旋涂附着力促进剂然后进行后处理，形成薄膜，产生结构色；或在步骤(1)得到的隐形眼镜初片的凸面和/或凹面进行后处理，形成薄膜，产生结构色；
(3)将步骤(2)得到的含有薄膜的隐形眼镜初片置于盐水中浸泡至膨胀率稳定不变，即可得到基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜；
步骤(2)中，所述后处理选自离子溅射沉积、气相沉积、真空溅射镀膜、旋涂成膜、流延成膜、离子束蒸发沉积中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚氧乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胆碱、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物。
3.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述金属氧化物选自铁、钴、镍、钛、镁、铬、锶、锰、钕、铈、镧和镨的氧化物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述聚电解质选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐和聚硅酸盐的至少一种。
5.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述陶瓷选自氮化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硼和氧化锆陶瓷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述金属选自铁、金、铜、银、钛、镁、锌、钙、钇、钕、锆、钪、钆、铒、钽、铌、钼、钴、铬和锡中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述合金选自铁、金、铜、银、钛、镁、锌、钙、钇、钕、锆、钪、钆、铒、钽、铌、钼、钴、铬和锡中的任意几种组成的合金。
8.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述隐形眼镜模具的材质选自玻璃、石英、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯中的任一种。
9.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，步骤(1)中，所述隐形眼镜前驱体溶液选自(a)包含聚合物的溶液；或，(b)包含聚合物单体、引发剂和交联剂的聚合溶液。
10.根据权利要求9所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、聚乙氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚羟丙基甲基纤维素、聚羟甲基纤维素、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸异冰片酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、聚氟硅甲基丙烯酸酯、聚全氟醚、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅胶、聚氧乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、聚乳酸、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚己内酯-聚丙烯酸、聚丙交酯、聚(丙交酯-乙交酯)、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、胆碱、透明质酸、胶原、明胶、瓜胶、聚磷腈、海藻酸钠、壳聚糖、海藻酸、纤维素、琼脂糖、聚葡萄糖、聚氨基酸和纤维蛋白中的任一种或任意几种的共聚物。
11.根据权利要求9所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述引发剂选自无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和光引发剂中的任意一种。
12.根据权利要求9所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，所述交联剂选自甲叉双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯及其衍生物中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，步骤(2)中，所述附着力促进剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸锆偶联剂、异氰酸酯类偶联剂、酰胺类偶联剂和环氧基类偶联剂的任一种。
14.根据权利要求1所述的结构色隐形眼镜，其特征在于，步骤(3)中，所述盐水选自质量分数为0.1％-10.0％的氯化钠水溶液、质量分数为0.1％-10.0％的磷酸二氢钠水溶液和质量分数为0.1％-10.0％的磷酸氢二钠水溶液中的任意一种。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114839798B (zh) * 2022-04-11 2024-08-23 深圳先进技术研究院 基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法
CN116039138B (zh) * 2022-12-12 2024-07-12 海昌隐形眼镜有限公司 一种结构色隐形眼镜的制备方法及其产品

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102200650A (zh) * 2011-05-19 2011-09-28 东南大学 复合结构色隐形眼镜

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030117576A1 (en) * 2001-12-05 2003-06-26 Ocular Sciences, Inc. Colored contact lenses
EP2602654B1 (en) * 2011-12-08 2023-04-19 Essilor International Ophthalmic filter
JP6093508B2 (ja) * 2012-03-30 2017-03-08 尚樹 井村 コンタクトレンズ
CN203037946U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 河南科技大学 光子晶体紫外线防护眼镜
CN103605215B (zh) * 2013-10-22 2015-01-28 东南大学 基于一维光子晶体的彩色隐形眼镜及其制备方法
CN103760686B (zh) * 2014-01-15 2014-12-03 林国义 一种覆膜在外侧的隐形眼镜及其制造方法
US10539727B2 (en) * 2015-09-04 2020-01-21 President And Fellows Of Harvard College Modifying optical properties of thin film structures using an absorbing element
SG11201806308WA (en) * 2016-01-27 2018-08-30 Agency Science Tech & Res Textured surface ophthalmic device
CN106751604B (zh) * 2016-11-18 2018-12-21 深圳先进技术研究院 一种形状记忆光子晶体材料及其制备方法
US11042044B2 (en) * 2017-03-17 2021-06-22 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Contact lens containing a photonic crystal
CN107463001A (zh) * 2017-08-18 2017-12-12 深圳先进技术研究院 一种结构色太阳隐形眼镜及其制备方法
CN110396211A (zh) * 2018-04-25 2019-11-01 亨泰光学股份有限公司 应用电浆诱导聚合接枝制备具薄膜的隐形眼镜加工方法
CN110879481B (zh) * 2018-09-06 2021-04-06 凯乐康药业(重庆)股份有限公司 一种防眩光隐形眼镜
TWI690424B (zh) * 2018-10-29 2020-04-11 優你康光學股份有限公司 具有聚合物多層膜的隱形眼鏡之製備方法
CN114839798B (zh) * 2022-04-11 2024-08-23 深圳先进技术研究院 基于薄膜光子晶体的结构色隐形眼镜及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102200650A (zh) * 2011-05-19 2011-09-28 东南大学 复合结构色隐形眼镜

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