[發明專利]一種具有缺陷的響應性光子晶體的制備方法

有效

• 申請號: 201810013115.2
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108084624B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 魯希華;李曉曉
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08L33/24
• 分類號: C08L33/24;C08L33/02;C08K3/22;C08F265/10;C08F265/02;C08F220/54;C08F222/38;C08F220/06;C08J3/075
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王文穎

本發明公開了一種具有缺陷的響應性光子晶體的制備方法，其特征在于，將單體N?異丙基丙烯酰胺等加入去離子水中進行反應，然后加入引發劑繼續反應，得到納米水凝膠PNIPAM；加入交聯劑，再加入單體丙烯酸等，得到納米水凝膠PNIPAM/PAA；依次加入不同濃度的Fe²⁺等，得到納米水凝膠IPN/Fe₃O₄；加入單體N?異丙基丙烯酰胺等，升溫反應，加入引發劑繼續反應，得到納米水凝膠PNIPAM@(IPN/Fe₃O₄)；將IPN/Fe₃O₄與其混合，濃縮得到具有缺陷的響應性光子晶體。該光子晶體對溫度具有響應性，在溫度升高時，缺陷消失，冷卻至室溫時，缺陷出現。

技術領域

本發明涉及一種具有缺陷的響應性光子晶體的制備方法，屬于納米水凝膠光子晶體的制備技術領域。

背景技術

光子晶體(是一種由兩種或者兩種以上具有不同折射率的材料在一定的空間內有序排列而成的具有周期性結構的材料。這種獨特的周期性結構會使電磁波產生“布拉格散射”，從而形成“光子禁帶”。當光波頻率落在禁帶中時，光便不能進行傳播。光子帶隙與光子晶體的晶格常數、結構、材料填充比和材料的折射率等有關。因此我們可以通過改變這些因素，造出不同種類、不同功能的光子晶體材料。光子晶體的另一項重要特征是光子晶體的局域性，即當光子晶體材料具有某種缺陷時(光子晶體的有序度被破壞)，光子晶體中部分原有的周期排列被破壞，對應的光子禁帶位置也發生相應的變化。在光子晶體中，缺陷形式主要有點缺陷、線缺陷、面缺陷等，通過人為制造某種缺陷從而控制光在光子晶體內部的傳播方式。具有缺陷的光子晶體可以應用于光波導，激光發射器，增加或抑制自發輻射等。

目前，制備具有缺陷的光子晶體的方法有機械加工法，激光刻蝕法，電刻蝕法等，雖然這些方法具有設計靈活性，但它們耗時長，操作繁雜，不適用于大規模生產。相比于這些方法，水凝膠顆粒自組裝的方法具備操作簡單，制作成本低以及耗時短等特性。例如，C.López等通過對聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)摻雜聚苯乙烯微球(PS)，膠體顆粒自組裝后呈現具有缺陷的光子晶體，并通過調節PS的用量以及粒徑調節光子晶體的無序程度，從而調控其光子禁帶的性質

(Palacios-Lidon E，Juarez B H，Castillo-Martinez E，et al.Optical andmorphological study of disorder in opals[J].Journal ofApplied Physics，2005，97(6)：063502-063502-7.)。此外，Koen Clays在SiO₂組裝的光子晶體，通過摻雜不同粒徑的SiO₂顆粒，制備具有面缺陷的光子晶體(Kurt Wostyn，Yuxia Zhao，G D S，etal.Insertion of a Two-Dimensional Cavity into a Self-Assembled ColloidalCrystal[J].Langmuir，2003，19(10)：4465-4468.)。然而，這類具有缺陷的光子晶體對外界刺激無響應性，限制了其的應用范圍。目前，在響應性水凝膠光子晶體中可控引入缺陷的方法少有報道。

發明內容

本發明所要解決的問題是：提供一種具有缺陷的響應性光子晶體的制備方法，其應用范圍廣。

為了解決上述問題，本發明提供了一種具有缺陷的響應性光子晶體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：將單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、交聯劑、乳化劑加入去離子水中，室溫充氮排氧，攪拌溶解，氮氣氣氛下進行反應，然后加入引發劑繼續反應，經透析，得到溫敏性的納米水凝膠PNIPAM；