【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于柔性磁光復合材料，具體涉及一種低成本、易成型的柔性磁光復合材料的制備方法。
技術介紹
1、在光學信息領域，磁光材料作為一類關鍵的功能材料，因其獨特的磁光效應，如法拉第旋轉效應，已被廣泛應用于調制器、隔離器、環行器、磁光開關及傳感器等多種高性能器件的開發中。這些器件在通信、激光技術、軍工及國防等多個重要領域發揮著不可替代的作用。目前，摻鉍稀土鐵石榴石(brig)晶體因其在近中紅外區域出色的透過性和顯著的法拉第效應，成為應用最為廣泛的磁光材料之一，推動了光通訊、激光雷達及物聯網等技術的快速發展。同時，針對可見至近紅外波段的需求，研究者開發了如鋱鎵石榴石(tgg)、鋱鈧鋁石榴石(tsag)及氟化鋱鉀(ktf)等磁光晶體，為工業激光系統提供了高效的高功率光隔離解決方案。此外，隨著太赫茲技術的興起，鋱鉺鉍稀土鐵石榴石(tberbi:rig)、氟化鈰(cef3)、鐵酸鈥(hofeo3)及銻化銦(insb)等太赫茲波段磁光晶體的研發，進一步拓寬了磁光材料的應用范圍，應用于太赫茲磁極化轉換、磁光傳感器/成像器、非互易移相器及隔離器等新一代磁光器件。另一類不可或缺的磁光材料——磁光玻璃，如摻鋱、摻鈰及硼酸鉛等多種組分的磁光玻璃，以其獨特的性能優勢，在磁光波導、光纖、調制器及光纖電流傳感器等領域展現出廣闊的應用前景。
2、盡管磁光晶體與玻璃材料在傳統應用中占據重要地位，仍面臨數項核心挑戰亟待解決。其一，傳統的晶體、玻璃磁光材料往往制備周期長、能耗大，且材料制備成本高昂；其二，晶體、玻璃磁光材料屬于剛性結構、成型難、不易做成
3、本專利首次提出一種低成本、易成型柔性磁光材料，將具有強磁光效應的fe3o4或cofe2o4或nife2o4分散于zif-8中，再透過pgc5cu金屬有機納米膠囊為mof與高聚物之間的橋聯劑，分步實現強磁光效應的納米顆粒均勻的分散于透明高分子材料中，制備出高透柔性磁光復合材料，并探討了柔性磁光復合材料的光學、磁學以及磁光特性。該材料成功結合了柔性與顯著的磁光效應，打破了傳統磁光材料的剛性束縛，有望用于開發低成本、高集成及異形的新型磁光器件。
技術實現思路
1、針對傳統的晶體、玻璃磁光材料制備周期長、成本高、成型難、不易做成異性器件、不易于光學集成等問題。本專利技術提供了一種低成本、易成型柔性無機-高分子復合磁光材料及其制備方法和應用，其采用共沉淀的方法將具有強磁光效應的fe3o4或cofe2o4或nife2o4分散于zif-8中，再透過pgc5cu金屬有機納米膠囊為mof與高聚物之間的橋聯劑，分步實現強磁光效應的納米顆粒均勻地分散于透明高分子材料中，在特定模具中待溶劑揮發成型，制備出高透柔性磁光復合材料。該復合材料有望在光纖通信、集成光學器件、小型化、新型異形磁光器件中獲得實際應用。
2、為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種低成本、易成型的柔性磁光復合材料，復合材料分子式為：ab2o4-zif-8@pgc5cu/pmma，其中a為fe、co、ni；b為fe。ab2o4納米粒子屬于立方晶系，空間群為。具體的，所述柔性磁光復合材料為fe3o4-zif-8@pgc5cu/pmma或cofe2o4-zif-8@pgc5cu/pmma或nife2o4-zif-8@pgc5cu/pmma；其中，fe3o4或cofe2o4或nife2o4納米粒子均勻分散于有固定孔隙的zif-8中，并用pgc5cu修飾zif-8表面作為橋聯劑，使其均勻分散于pmma中，成功構建了柔性磁光復合材料。
4、一種低成本、易成型的柔性磁光復合材料，包括如下具體步驟：
5、(1)?無機有機納米復合材料的制備：將feso4·7h2o、(ch3coo)2zn·2h2o（摩爾比feso4·7h2o：(ch3coo)2zn·2h2o不超過0.43/0.55），加入適量的去離子水混合均勻，制備溶液a；將2-甲基咪唑c4h6n2加入適量的去離子水混合均勻，制備溶液b；將溶液b快速倒入溶液a中攪拌30?min后，依次用水、甲醇、二氯甲烷（dcm）各洗滌三次后，用dcm封存樣品fe3o4-zif-8簡稱fe-zif-8；
6、(2)?原料cofe2o4-zif-8或nife2o4-zif-8制備：feso4·7h2o、co(no3)2·6h2o或者ni(no3)2·6h2o、(ch3coo)2zn·2h2o加入去離子水混合均勻，制備溶液c；將2-甲基咪唑加入去離子水混合均勻，制備溶液d；將溶液d快速倒入溶液c中攪拌30?min后轉移至含有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，120℃加熱2?h，冷卻至室溫后，依次用水、甲醇、二氯甲烷各洗滌三次后，用二氯甲烷封存樣品cofe2o4-zif-8或nife2o4-zif-8；
7、(3)?有機無機高分子柔性磁光復合材料的制備：按戊基鄰苯芳烴銅pgc5cu與fe3o4-zif-8或cofe2o4-zif-8或nife2o4-zif-8的質量比例1:20準確稱取兩種原料，并分別置于離心管a、b中，按1:10質量比在離心管b中加入二氯甲烷（dcm）并超聲混勻，按1:5質量比例在離心管a中加入dcm，待pgc5cu溶解后，加入離心管b中的樣品中，超聲反應3?min后，離心，dcm洗滌3次后，用dcm封存樣品fe3o4-zif-8@pgc5cu或cofe2o4-zif-8@pgc5cu或nife2o4-zif-8@pgc5cu。然后按樣品fe3o4-zif-8@pgc5cu或cofe2o4-zif-8@pgc5cu或nife2o4-zif-8@pgc5cu與pmma溶液的質量比例（0.003:1、0.005:1、0.01:1、0.015:1）取?dcm封存的pgc5cu修飾ab2o4-zif-8加入聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）溶液(按1?g?pmma/5?ml?dcm溶解配置)中，攪拌均勻，制備成溶解于dcm溶劑中的ab2o4-zif-8@pgc5cu/pmma柔性材料。
8、進一步地，步驟（1）（2）中反應的條件均在室溫下合成。
9、進一步地，戊基鄰苯芳烴銅pgc5cu該物質是根據文獻合成的(engineeringplasticization?resistant?gas?separation?membranes?using?metal-organicnanocapsules.?doi：10.1039/d0sc01498b)。
10、進一步地，二氯甲烷溶劑揮發后柔性材料就能夠固化成型。該柔性材料能夠根據異形磁光器件的要求制備形狀特殊的磁光元件。
11、進一步地，ab2o4-zif-8@pgc5cu/pmma，其中a為co、ni；b為fe。該復合本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低成本、易成型的柔性磁光復合材料，其特征在于：復合材料為Fe3O4-ZIF-8@PgC5Cu/PMMA或CoFe2O4-ZIF-8@PgC5Cu/PMMA或NiFe2O4-ZIF-8@PgC5Cu/PMMA；其中，Fe3O4或CoFe2O4或NiFe2O4納米粒子均勻分散于有固定孔隙的ZIF-8中，并用PgC5Cu修飾ZIF-8表面作為橋聯劑，使其均勻分散于PMMA中，成功構建了柔性磁光復合材料。
2.一種如權利要求1所述的低成本、易成型的柔性磁光復合材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中摩爾比FeSO4·7H2O：(CH3COO)2Zn·2H2O不超過0.43/0.55。
4.?根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中PMMA溶液按1?g?PMMA/5ml?二氯甲烷溶解配置。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中Fe3O4-ZIF-8@PgC5Cu或CoFe2O4-ZIF-8@PgC5Cu或NiFe2O4-ZIF-8@PgC
6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，二氯甲烷溶劑揮發后柔性磁光復合材料就能夠固化成型。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，該柔性磁光復合材料能夠根據異形磁光器件的要求制備形狀特殊的磁光元件。
8.一種如權利要求1所述的低成本、易成型的柔性磁光復合材料在制備磁光器件中的應用，其特征在于：所述磁光器件包括磁光隔離器、小型化或集成化的光學集成器件、光環形器或磁光調制器。
...【技術特征摘要】
1.一種低成本、易成型的柔性磁光復合材料，其特征在于：復合材料為fe3o4-zif-8@pgc5cu/pmma或cofe2o4-zif-8@pgc5cu/pmma或nife2o4-zif-8@pgc5cu/pmma；其中，fe3o4或cofe2o4或nife2o4納米粒子均勻分散于有固定孔隙的zif-8中，并用pgc5cu修飾zif-8表面作為橋聯劑，使其均勻分散于pmma中，成功構建了柔性磁光復合材料。
2.一種如權利要求1所述的低成本、易成型的柔性磁光復合材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中摩爾比feso4·7h2o：(ch3coo)2zn·2h2o不超過0.43/0.55。
4.?根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：莊乃鋒，林育玲，張澎湃，張穎，謝嘉芳，王丞，胡曉琳，陳新，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：
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