[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 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 蛋白石 結構 溫度 感應 材料 及其 制備 方法 | ||
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。
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