一種液態光子晶體的誘導劑及其應用制造技術

技術編號：42199146 閱讀：21 留言：0更新日期：2024-07-30 18:46

本發明專利技術公開了一種液態光子晶體的誘導劑及其應用，誘導劑是一種或幾種含羧酸根基團的高分子以及它的衍生物，或這類高分子物的溶液或漿狀體系。誘導劑的應用是直接將適量的誘導劑溶液添加到1.25％～30wt％的光子晶體基元納米微球分散液中，即可誘導納米微球形成具有結構色的液態光子晶體。本發明專利技術公開的誘導劑與納米微球分散液混合后，誘導劑一方面奪取體系中的部分分散溶劑，更為關鍵的是帶有大量羧酸根的長鏈高分子“電荷柵欄”的隔離和靜電斥力驅使下，體系中的納米微球逐漸失去所“占有”的分散溶劑及空間，形成局部過飽和狀態，導致形成周期性排列的超晶格，即液態光子晶體。

全部詳細技術資料下載

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光子晶體結構生色，具體涉及一種液態光子晶體的誘導劑及其應用。

技術介紹

1、光子晶體是由兩種或兩種以上具有不同折光指數的物質緊密或非緊密周期性排列而成的超晶格。由于其具有明亮的結構色效果，在對金屬離子、機械力、溫度及生物分子等因素響應性傳感檢測中具有巨大的潛在價值。目前，以膠體納米微球為結構基元，通過膠體自組裝構建光子晶體被認為是最簡便有效的構建三維光子晶體的方法，對設備要求低，組裝過程可控，易獲得長程有序的結構。然而，光子晶體傳感器的制備，常通過在固態光子晶體中填充具有響應性能的材料，實現蛋白石或反蛋白石結構的響應性光子晶體。由于固態光子晶體一般為緊密排列的光子晶體結構，利用固態光子晶體作為模板制備的響應性蛋白石光子晶體一般響應幅度小、靈敏度低，而利用固態光子晶體作為模板制備的響應性反蛋白石光子晶體形狀保持能力較差，同時上述光子晶體在制備過程中易產生缺陷、難以實現大批量制備。

2、液態光子晶體是以液體(通常為水)為填充介質的預結晶態光子晶體，呈現鮮艷的結構色并具有優異的動態回復性，其預結晶結構可在外力擾動下解組裝，并在外力消除后快速重構，非常適用于響應性光子晶體的制備。然而，液態光子晶體的制備一般以物理濃縮、液液萃取、多孔吸附、電場組裝、高濃度合成等方法制得的高體積分數的納米微球為基礎，中國專利文件cn110054933a通過膠體納米微球的過飽和實現液態光子晶體的制備，因此，難以實現低濃度條件下納米微球的自組裝，不僅制備過程耗時費力，而且制備后粘度較高，不利于響應性材料的進一步填充。

技術實現思路

1、本專利技術的目的在于開發一種液態光子晶體的誘導劑，并通過誘導劑的應用使膠體納米微球在低體積分數下進行自組裝，實現液態光子晶體的制備，這對于響應性光子晶體傳感器的發展和應用具有重要意義。

2、具體內容為：采用含羧酸根基團的高分子作為誘導劑，直接將適量的誘導劑溶液添加到1.25％～30wt％的光子晶體基元納米微球分散液中，在常溫常壓條件下，即可誘導納米微球進行自組裝，形成具有鮮艷明亮結構色的液態光子晶體。該方法具有操作簡單、條件溫和、誘導效率高等特點，適合各種帶陰離子基團或表面載有負電荷的膠體納米微球的誘導組裝，能夠方便實現由低濃度膠體微球體系直接形成液態光子晶體的效果。

3、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：

4、一種液態光子晶體的誘導劑及其應用，包括以下內容：

5、1、一種液態光子晶體的誘導劑，其特點是一種或幾種含羧酸根基團的高分子，包括但不限于海藻酸、羧甲基纖維素、聚丙烯酸，以上高分子物質的鈉/鉀鹽及其衍生物，以及這類高分子物的溶液或漿狀體系。

6、2、一種液態光子晶體誘導劑的應用，包括以下步驟：

7、s1、在帶陰離子基團或表面載有負電荷的納米微球分散液中，加入0.03％～0.4wt％誘導劑，超聲或機械混勻。

8、s2、向s1得到的液態光子晶體體系中加入適量的黑色色素，混合均勻，靜置1分鐘～24小時后得到具有鮮艷明亮結構色效果和動態恢復性的液態光子晶體。

9、作為優選，s1中海藻酸鈉可選擇粘度范圍在15～5000mpa.s的任意類型，羧甲基纖維素可選擇粘度為600～3000mpa.s的任意類型。

10、作為優選，s1中，誘導劑在納米微球分散液中的比例為0.04％～0.2wt％。

11、作為優選，s1中，納米微球分散液的濃度為1.25％～30wt％。

12、作為優選，納米微球為以苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲酯(mma)、甲基丙烯酸(maa)、丙烯酸羥乙酯(hea)、n-異丙基丙烯酰胺(nipam)一種單體聚合或由上述兩種或多種單體共聚或分層聚合得到的一定粒徑的有機納米微球以及二氧化硅(sio2)等無機納米微球；

13、作為優選，s1中，體系ph值調節到3～12范圍。

14、作為優選，所述黑色色素為碳黑、水溶性黑色素中的一種或幾種的混合物，黑色色素的用量為液態光子晶體的0～0.4wt％。

15、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：

16、1、本專利技術解決了低濃度的光子晶體基元納米微球分散液難以自組裝成液態光子晶體的問題，具體是通過在分散液中加入含羧酸根基團的高分子誘導劑，一方面，含羧酸根基團的高分子具有強溶脹能力，能夠奪取體系中的部分溶劑；更關鍵的是，在帶大量羧酸根的長鏈高分子“電荷柵欄”的隔離和靜電斥力驅使下，體系中的納米微球逐漸失去所“占有”的溶劑及空間，從而互相靠近，形成局部過飽和狀態，在靜電作用力、范德華力等綜合作用下，形成周期性排列的超晶格，表現出鮮艷明亮的結構色效果和動態恢復性等液態光子晶體的特性。本專利技術有效解決了現有技術中僅能通過濃縮等方法促使微球分散液過飽和后才能形成預結晶狀態的液態光子晶體的問題。該誘導劑能夠使光子晶體基元納米微球分散液在極低～較低濃度下，自發組裝成具有鮮艷明亮結構色效果和動態恢復性的液態光子晶體，所制備的液態光子晶體具有良好的流動性和優異的動態可逆性；

17、2、本專利技術制備的液態光子晶體濃度范圍跨度大(1.25％～30wt％)，ph值范圍寬(2～13)，可自由調節體系粘度，有利于后續連續相成份的添加和置換，能夠擴大光子晶體在傳感器領域中的應用范圍，提升應用性能；

18、3.本專利技術所使用的誘導劑廉價易得，添加量少，對體系折光指數的影響小，能夠獲得具有鮮艷明亮結構色效果的液態光子晶體；

19、4.本專利技術操作簡單，條件溫和，易于放大和工業化應用。

本文檔來自技高網...

【技術保護點】

1.一種液態光子晶體的誘導劑，其特征在于，含一種或幾種含羧酸根基團的高分子；或者這些高分子物質的衍生物；或者上述物質的溶液或漿狀體系。

2.根據權利要求1所述的一種液態光子晶體的誘導劑，其特征在于，所述誘導劑是含海藻酸，羧甲基纖維素，聚丙烯酸中的一種或多種；或者海藻酸，羧甲基纖維素或聚丙烯酸的鈉/鉀鹽及其衍生物中的一種或多種；或者含這些物質的溶液或漿狀體系。

3.根據權利要求2所述的一種液體光子晶體的誘導劑，其特征在于，所述誘導劑選自海藻酸鈉或者羥甲基纖維素鈉或者聚丙烯酸鈉，其中海藻酸鈉為1wt％粘度為15～5000mPa.s的型號類型；羧甲基纖維素鈉為1wt％粘度為600～3000mPa.s的型號類型；聚丙烯酸鈉為食品級。

4.一種液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據權利要求4所述的液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，所述納米微球由苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸，丙烯酸羥乙酯，N-異丙基丙烯酰胺中的一種或多種單體聚合得到的有機納米微球；或者二氧化硅無機納米微球。

6.根據權利要求4所述的

7.根據權利要求4所述的液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，步驟S1中誘導劑在納米微球分散液中的比例為0.04％～0.2wt％。

8.根據權利要求4所述的液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，步驟S1中，將混合液的pH控制在3～12。

9.根據權利要求4所述的液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，步驟S2中，所述黑色色素選自碳黑或者水溶性黑色色素中的一種或多種，黑色色素的用量為液態光子晶體的0～0.4wt％。

10.根據權利要求4所述的液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，步驟S2中的靜置時間為1～24小時。

...

【技術特征摘要】

1.一種液態光子晶體的誘導劑，其特征在于，含一種或幾種含羧酸根基團的高分子；或者這些高分子物質的衍生物；或者上述物質的溶液或漿狀體系。

3.根據權利要求2所述的一種液體光子晶體的誘導劑，其特征在于，所述誘導劑選自海藻酸鈉或者羥甲基纖維素鈉或者聚丙烯酸鈉，其中海藻酸鈉為1wt％粘度為15～5000mpa.s的型號類型；羧甲基纖維素鈉為1wt％粘度為600～3000mpa.s的型號類型；聚丙烯酸鈉為食品級。

4.一種液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據權利要求4所述的液態光子晶體誘導劑的應用，其特征在于，所述納米微球由苯乙烯，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭建軍，邵建中，黃益，李新陽，梁小慧，
申請(專利權)人：浙江理工大學，
類型：發明
國別省市：

全部詳細技術資料下載我是這個專利的主人

相關技術

網友詢問留言已有0條評論

還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。

發布您的意見

相關領域技術