[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201710070396.0
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106905551B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)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(fā)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(jù)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(fā)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(yè)化生產。

技術領域：

本發(fā)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(shù)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(shù)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(fā)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(xiàn)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(tǒng)的溫度計采用水銀和玻璃所制，容易損壞，造成水銀揮發(fā)和泄露，對人體和環(huán)境造成危害；溫度計形態(tài)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(tài)，容易泄露，造成損失。為了解決在復雜環(huán)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(fā)明內容：

本發(fā)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(fā)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(qū)域，在蝕刻后形成的反蛋白石區(qū)域填充溫度感應物質，經(jīng)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(fā)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(yōu)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(jīng)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(yōu)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。