带表面微纳结构的宝石

1.本发明涉及珠宝技术领域，特别涉及一种带表面微纳结构的宝石。


背景技术：

2.随着消费水平的不断提升，人们对珠宝的需求量也在不断上升，对珠宝品质及价值的关注度也在不断增加。在珠宝市场中，彩色宝石以其美丽的颜色吸引着众多消费者，颜色是衡量彩色宝石价值最重要的因素之一。但是天然产出的宝石并不是都具有美丽的颜色，对于这些天然产出的无色或深色的宝石，有一部分会通过优化处理的手段来改变其颜色，优化处理的原理大多是改变宝石自身结构中的致色离子或缺陷。目前，仍有很大一部分无色或深色宝石因其价值较低而未被开发利用。
3.除了改变宝石自身结构中的致色离子或缺陷之外，随着微纳加工技术的飞速发展，人们能够在材料表面自由地进行精细微纳结构的设计和加工。基于微纳结构的结构色理论，本实用新型公开了带表面微纳结构的宝石，通过在宝石表面设计加工精细的微纳结构，使宝石表面产生定制化或随机的颜色或图案，通过先进加工技术提升宝石的科技感，从而进一步提升宝石的附加值。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提出了带表面微纳结构的宝石。
5.可选地，带表面微纳结构的宝石由宝石和表面的微纳结构组成，表面微纳结构位于宝石的至少一个表面上，表面微纳结构的高度为50-800 nm。
6.可选地，所述微纳结构的基本构成单元为正方形的子像素，每个正方形的子像素包含3-4组微圆柱体凸起，每组微圆柱形凸起由3个等高度的微圆柱体呈线性等间距排列或4个等高度的微圆柱体呈正方形等间距排列，微圆柱体的横截面圆直径为50-500 nm，高度为50-800nm，微圆柱体横截面圆心之间的间距为50-500 nm。
7.可选地，所述宝石表面的微结构莫氏硬度值在6-10之间。
附图说明
8.图1为圆多面形宝石台面上附带表面微纳结构的示意图；
9.图2为圆多面形宝石台面上和星刻面上附带表面微纳结构的示意图；
10.图3为3组微圆柱体凸起构成的正方形子像素；
11.图4为4组微圆柱体凸起构成的正方形子像素；
12.图5为宝石表面刻蚀得到的微圆柱体凸起的sem图片；
13.图6为表面微纳结构在宝石表面形成的一种图案效果。
具体实施方式
14.为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的结构，下面结合附图对本实用新型公开的带表面微纳结构的宝石进行详细描述。
15.图1为一种带表面微纳结构的圆多面形宝石的结构示意图，如图1所示，圆多面形宝石包含了台面101、星刻面102、冠部主刻面103、上腰面104。表面微纳结构优选地位于台面上，以便更好地呈现由微纳结构产生的图案与颜色。微纳结构也可以同时制作在其它刻面上，从而使宝石呈现出立体的图案效果。图2为另外一种带表面微纳结构的圆多面形宝石的结构示意图，包括包含微纳结构的台面201以及包含微纳结构的星刻面202，其中台面201与星刻面202上分布有不同的微纳结构。这些位于宝石表面的微纳结构由数量众多的正方形子像素排列而成，为了使这些微纳结构可以对可见光范围的光线产生调制作用，这些子像素的高度设定为50-800 nm。
16.图3为由3组微圆柱体凸起构成的正方形子像素。从图中可以看出，一个正方形子像素的基本构成单元是3组微圆柱体凸起结构，其中，第一组301由3个直径为d
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高度为h1的微圆柱体凸起等间距（w1）排列而成，第二组302由3个直径为d
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高度为h2的微圆柱体凸起等间距（w1）排列而成，第三组303由1个直径为d
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高度为h3的微圆柱体凸起、2个直径为d
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高度为h3的微圆柱体凸起等间距（w1）排列而成。每一组中3个圆柱体的高度相同，每一组之间圆柱体横截面圆心之间的间距等于组与组之间圆柱体横截面圆心之间的间距。在实际的应用中，3组微圆柱体凸起的结构可以完全相同，也可以完全不同。微圆柱体的直径范围为50-500 nm，高度范围为50-800 nm，微圆柱体横截面圆心之间的间距为50-500 nm。
17.图4为由4组微圆柱体凸起构成的正方形子像素。从图中可以看出，一个正方形子像素的基本构成单元是4组微圆柱体凸起结构，其中，第一组401由4个直径为d1高度为h
41
的微圆柱体凸起等间距（w2）排列而成，第二组402由4个直径为d2高度为h
42
的微圆柱体凸起等间距（w2）排列而成，第三组403由4个直径为d3高度为h
43
的微圆柱体凸起等间距（w2）排列而成，第四组404由2个直径为d
41
高度为h
44
的微圆柱体凸起、2个直径为d
42
高度为h
44
的微圆柱体凸起等间距（w2）排列而成。4组微圆柱体凸起中圆柱体横截面圆心之间的距离相等。在实际的应用中，4组微圆柱体凸起的结构可以完全相同，也可以完全不同，4组圆柱形凸起可以调节的参数有微圆柱体的高度、微圆柱体的横截面圆直径、微圆柱体横截面圆心之间的间距。微圆柱体的直径为50-500 nm，高度为50-800 nm，微圆柱体横截面圆心之间的间距为50-500nm，每一组微圆柱体中4个微圆柱体的高度相同。
18.图5为宝石表面刻蚀得到的微圆柱体纳米结构的sem图片，从图中可以看出，一个正方形的子像素包含了两个直径为100 nm的微圆柱体和两个直径为160 nm的微圆柱体，该宝石表面的微纳结构呈现出淡紫色。
19.图6为表面微纳结构在宝石表面形成的一种图案效果，在该图案中，只需要用到两种颜色的微纳结构，通过排列就可以在宝石表面形成该效果。具体地，图案中呈现数字“5”的部分可以采用微圆柱体凸起构成的子像素，其中，4组微圆柱体凸起的结构完全相同，由4个直径为100 nm高度为100 nm的微圆柱体凸起组合而成。微圆柱体横截面圆心之间的间距为200 nm，4个圆柱体的高度相同，4个微圆柱体圆心构成正方形。图案中呈现数字“2”的部分同样采用微圆柱体凸起构成的正方形子像素，其中，4组微圆柱体凸起的结构不完全相同，由2个直径为200 nm高度为100 nm的微圆柱体凸起和2个直径为100 nm高度为100 nm的
微圆柱体凸起组合而成。微圆柱体横截面圆心之间的间距为200 nm，4个微圆柱体的高度相同，4个微圆柱体的圆心构成正方形。
20.在具体的宝石表面结构设计与应用中，可以根据宝石表面的图案所需的颜色种类来设计制作相匹配的表面微纳结构。通过调节正方形子像素中微圆柱体的高度、横截面圆直径与间距就可以获得不同的颜色，不同的颜色根据计算机进行像素化排列就可以构成想要的表面图案。
21.本实用新型公开的带表面微纳结构的宝石可以制作定制化的颜色或图案，赋予了宝石更多的科技元素，迎合年轻消费者的喜好。为了长，时间保留表面制作的微纳结构，使宝石表面的结构色稳定存在，宝石表面的微纳结构的莫氏硬度值在6-10之间。
22.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的结构而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。