[發明專利]一種反蛋白石結構溫度感應材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710070396.0
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106905551B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 魏杰;李軍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C09D4/02;C08J5/18;C08J9/26;C08F2/48;C08K5/101;C08K5/109;G01K13/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 霍京華

本發明涉及一種反蛋白石結構溫度感應材料及其制備方法。利用反蛋白石光子晶體的多孔微結構，將溫度感應物質選擇性填充在反蛋白石的多孔微結構中，并將其封裝，繼而得到溫度感應材料。根據填充的溫度感應物質不同，在不同溫度下溫度感應材料顯示不同顏色。本發明制備的反蛋白石溫度感應材料具有高柔性、高敏感度，制備工藝簡單，可控性強，易于工業化生產。

技術領域：

本發明涉及一種反蛋白石結構溫度感應材料及其制備方法，屬于反蛋白石結構光子晶體材料及溫敏材料領域。

背景技術：

光子晶體是不同介電常數的材料在空間中周期性排列的結構。利用光子晶體折光指數的周期性變化，可以調控一定波長光的禁阻，即光子帶隙。在光子晶體的三維有序自組裝的蛋白石結構空隙中填充另一種材料，然后利用化學蝕刻或煅燒來去除原光子晶體模板，即得到反蛋白石。

多孔材料由于具有納米級孔道結構，其比表面積高，孔徑均一可調并且維度有序，在生物催化、功能高分子復合物的組裝、化學傳感、吸附分離和微器件等領域有著重要的應用前景。反蛋白石結構光子晶體作為一種超高比表面積材料，有廣泛的用途，作為催化劑及其載體、生物傳感器等用途不斷被開發出來。專利CN101870866A將二氧化硅反蛋白石光子晶體表面修飾上熒光素FITC，成功制備對TNT蒸氣識別作用的反蛋白石結構二氧化硅熒光薄膜，形成高選擇性、高靈敏性、帶有分子識別性能納米結構探針。專利CN103257123A將重金屬感應基團修飾到反蛋白石光子晶體表面，制備了一種具有多級結構的光子晶體薄膜重金屬傳感器，用于特定物質的分析檢測可以大大提高檢測的靈敏度、選擇性和適用范圍。專利CN102193213B將水凝膠作為反蛋白石光子晶體骨架，在孔穴中填充隱形眼鏡標準熱固液，獲得炫彩色隱形眼鏡。相對于其他彩色隱形眼鏡而言，炫彩色隱形眼鏡更加美觀大方，而且生物相容性好，具有很好的實用性。多種材料被用于修飾反蛋白石光子晶體，使反蛋白石光子晶體表現出多種性質。但在以往的反蛋白石結構應用中，還未見到填充溫度敏感物質作為溫度感應材料的報道。傳統的溫度計采用水銀和玻璃所制，容易損壞，造成水銀揮發和泄露，對人體和環境造成危害；溫度計形態固定，不能彎折，無法滿足復雜條件下，溫度測量。由于薄膜液晶溫度計為流體形態，容易泄露，造成損失。為了解決在復雜環境下的溫度感應材料缺失，利用反蛋白石結構多孔特性，將溫度敏感物質封裝在其中，得到了一種反蛋白石結構溫度感應材料。

發明內容：

本發明涉及一種反蛋白石結構溫度感應材料及其制備方法，利用反蛋白石光子晶體的多孔微結構，將溫度感應物質選擇性填充在反蛋白石的多孔微結構中，并將其封裝，繼而得到溫度感應材料。

本發明提供的一種反蛋白石結構溫度感應材料：將二氧化硅微球垂直沉降組裝成二氧化硅光子晶體嵌入聚合物薄膜，將嵌入二氧化硅光子晶體的聚合物薄膜選擇性蝕刻形成反蛋白石區域，在蝕刻后形成的反蛋白石區域填充溫度感應物質，經封裝，形成反蛋白石結構溫度感應材料。

所述的溫度感應物質為膽甾相液晶；選自以下液晶中的一種或它們的混合物：膽甾醇油烯基碳酸酯、膽甾醇壬酸酯、膽甾醇苯甲酸酯、氯化膽固醇、膽甾烯基碳酸酯或膽甾烯基對壬基苯基碳酸酯。

本發明提供的一種反蛋白石結構溫度感應材料的制備方法，具體步驟和條件為：

(1)二氧化硅微球的制備

采用優化的Stober法，將乙醇與質量濃度25％的氨水按照體積比45:1-3:1混合，取100質量份，在攪拌及恒定溫度(25–50℃)下，滴加3-30質量份原硅酸四乙酯。經過6-48小時反應，將產物洗滌、干燥，得到粒徑均一的二氧化硅微球，待用。

(2)二氧化硅光子晶體的組裝

將步驟(1)得到的二氧化硅微球配置成質量濃度0.1-5％的乙醇分散液，優選質量濃度1-3％，將表面親水化的玻璃基板放入分散液中，在恒溫恒濕條件下，靜置24-96小時，在基板表面(雙面)得到二氧化硅光子晶體。