基于柔性材料的可調(diào)制光子晶體的制備和應用.pdf

1、可調(diào)制光子晶體的制備與應用研究一直是材料學研究的熱點。其中可調(diào)制的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體在光學、電學、傳感、催化和分離等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應用。本論文用膠體微球自組裝技術(shù)制備膠體晶體模板，通過此模板制備了以聚合物為柔性材料的可調(diào)制光子晶體，并發(fā)掘了它們在外界刺激之下材料自身的物理化學變化與其負載的有序結(jié)構(gòu)的禁帶之間的內(nèi)在聯(lián)系。具體研究內(nèi)容有:
　　(1)首先合成了用于膠體晶體組裝的單分散聚合物膠體微球（聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯）和

2、單分散實心二氧化硅膠體微球，通過控制加料量調(diào)節(jié)微球的尺寸，得到了多粒徑尺寸的微球。運用分散聚合的方法合成了硒化鎘/聚苯乙烯熒光聚合物微球;介孔二氧化硅載金微球和以實心聚苯乙烯球為種子合成了單分散熒光二氧化硅膠體微球，為制備熒光和可見光雙功能柔性光子晶體提供了材料基礎(chǔ)。
　　(2)利用單軸拉伸的聚氨酯彈性體反蛋白石微結(jié)構(gòu)得到了潤濕性和光子禁帶同時變化的柔性光子晶體。這兩種變化與拉伸比關(guān)聯(lián)。利用這種關(guān)聯(lián)，我們得到了潤濕性的變化與光子禁

3、帶變化的關(guān)系。進而我們認為通過監(jiān)測這種光子晶體的反射峰的變化，即可確定其表面潤濕性的變化。
　　(3)研究了聚合物反蛋白石光子晶體的熱調(diào)制行為，闡明了這種熱調(diào)制的機制，并建立了一種基于光子晶體的聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測試方法。這種熱調(diào)制的機制是這種光子晶體處在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)溫度時，其有序結(jié)構(gòu)的表面分子鏈段的運動導致了大分子的運動，進而引起了整個有序結(jié)構(gòu)的破壞。這種破壞可引起了光子晶體禁帶的急劇變化。因此，通過對材料反射光譜的實時監(jiān)控

4、，即可得到材料到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。由于該過程中材料的結(jié)構(gòu)色的變化異常明顯，因此，無需昂貴的裝置，通過肉眼即可粗略的得到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和玻璃花轉(zhuǎn)變溫度。該方法有望應用于熱塑性材料的Tg測試，同時也有望擴展到晶體聚合物的Tm測定。
　　(4)用聚乳酸羥基乙酸制備了禁帶在近紅外區(qū)的反蛋白石光子晶體，研究了其在人工體液內(nèi)的降解行為和性能的變化。我們發(fā)現(xiàn)其降解過程中發(fā)生形貌的變化，而這種變化可以通過光子禁帶的變化而反映出來