[發明專利]超薄聚二炔二維納米片材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201711345400.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108219049B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 胡波劍;武培怡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08F138/00
• 分類號: C08F138/00;C09D11/30;C09D11/50
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于智能材料技術領域，具體為一種超薄聚二炔二維納米片材料及其制備方法與應用。本發明首先合成末端帶羧基的二炔單體，然后在有機堿的協助下使該二炔單體在水中自組裝成超薄二維納米片結構，所述組裝體可獲得高濃度分散液，可用作墨水材料進行噴墨打印，制備變色傳感器：打印在紙張上的二炔單體經紫外光照射聚合成聚二炔，初始室溫下其呈現為藍色，當加熱至一定溫度，其顏色改變為紅色，當回復至室溫，其顏色恢復為藍色。本發明方法應用潛力廣泛，且制備方法簡單。

技術領域

本發明屬于智能材料技術領域，具體涉及一種超薄聚二炔二維納米片材料及其制備方法與應用。

背景技術

共軛高分子由于沿著主鏈上的π電子的離域效應，而具有良好的電學和光學性質，因此在光電和傳感領域具有廣泛的應用（Science, 2002, 295, 2425-2427; AdvancedMaterials, 2006, 18, 572-576）。其中，聚二炔（PDA）是一類有著獨特光學性質的共軛高分子。當二炔分子以一定形式規整排列，在紫外光、X射線或γ射線等照射下發生拓撲聚合反應得到聚二炔。聚二炔在不同外界刺激下可產生肉眼可見的顏色變色，典型的顏色變化為從藍色到紅色，并且伴隨熒光的出現，常見的刺激因素包括溫度、pH值、化學試劑、配體、電流和應力等。這些獨特的性質使得聚二炔體系在傳感器領域具有廣闊的應用前景（Advanced Functional Materials, 2009, 19, 1483-1496; Chemical SocietyReviews, 2012, 41, 4610）。目前，人們公認的聚二炔變色機理是，外界刺激下聚二炔的主鏈發生構象變化，導致有效共軛鏈長變短所致。聚二炔可以以多種組裝形式存在，包括脂質體、囊泡、膜、線、管和片等形式（ACS Applied Materials Interfaces, 2016, 8, 28231?28240; Macromolecules, 2017, 50, 900?913）。超薄二維納米材料具有高比表面積、分散性好、便于應用處理等獨特性質，但直接組裝得到超薄聚二炔二維納米片未見有報道（Chemical Reviews, 2017, 117, 6225?6331）。

近來，利用噴墨打印技術，將功能材料在紙張基材上打印成設計的圖形或文字獲得了極大關注。因為該技術具有設計靈活、基材輕質、易處理等優點。功能有機、無機和生物分子均可制備成打印墨水，打印在紙張上設計成傳感或顯示器材。但受限于表面張力、粘度、濃度和顏色分辨率等因素，功能共軛高分子作為墨水材料較少被報道。考慮到聚二炔的刺激響應變色特性，開發可打印的聚二炔墨水材料具有重大的應用價值。Kim等利用表面活性劑協助，制備了高濃度的二炔組裝體分散液，并將其用于噴墨打印制備傳感變色材料（Advanced Materials, 2011, 23, 5492–5497; Journal of Materials Chemistry,2012, 22, 8680–8686）。但其墨水材料體系必須使用表面活性劑或有機溶劑，對環境并不友好。因此，開發無需表明活性劑的水相聚二炔噴墨打印墨水材料，具有重大的實用價值。

本發明正是致力于設計一種聚二炔組裝體結構，使其能滿足上述噴墨打印墨水的條件，從而制備一類可廣泛便利使用的變色傳感器。利用超薄二維納米片在水中的良好分散性，可制備高濃度的聚二炔二維納米片分散液，從而滿足噴墨打印墨水材料的條件，且組裝體打印在紙張上后，仍可在紫外光照射下發生聚合，保留聚二炔的刺激響應變色特征。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可用作噴墨打印機墨水的分散性好的超薄聚二炔二維納米片及其制備方法與應用。