[發明專利]一種透光能力可通過剪切應變調控的柔性膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110517833.5
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113325611B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 盧學剛;楊森;張垠;李佳寧;姚康康;周超
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;C08J5/18;C08L33/26;E06B3/67
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;張揚子

1.一種透光能力可通過剪切應變調控的柔性膜，其中，

所述柔性膜為納米鏈-凝膠復合柔性膜，其中，利用磁場將一維納米鏈沿一定取向方向固定在柔性凝膠基體內得到所述納米鏈-凝膠復合柔性膜；所述納米鏈包括超順磁性納米顆粒且屬于具有核殼結構的穩定的一維磁性納米鏈；所述柔性凝膠基體具有一定的透光能力；

所述柔性膜的透光能力可通過施加剪切應變來調控，其中，

當入射光方向與納米鏈取向一致時，納米鏈取向與入射光方向平行，此時，相比入射光方向與納米鏈取向不一致時，納米鏈對光的反射和散射較弱，所述柔性膜的透光率較高；

在剪切應變的作用下，所述納米鏈-凝膠復合柔性膜中的納米鏈取向發生角度傾斜時，對光的反射和散射發生變化，柔性膜的透光能力隨之發生變化，并且，當去除剪切應變時，隨著納米鏈取向的回位，柔性膜向沒有剪切應變時的透光能力恢復；

并且，所述剪切應變為小應變，遠小于30%以上的拉伸應變。

2.如權利要求1所述的柔性膜，其中，

所述柔性膜與透光率不低于95%的基片材料相貼形成柔性膜-基片結構，

通過施加剪切應力至所述柔性膜-基片結構，從而利用相對剪切位移使柔性膜中的凝膠基體產生剪切應變。

3.如權利要求1所述的柔性膜，其中，

所述納米鏈的取向排布設計為對光傳輸具有定向選擇性，以使得納米鏈取向還與用戶觀看方向平行，從而柔性膜可作為定向可視膜來使用從而實現為一種防窺膜。

4.如權利要求1所述的柔性膜，其中，

所述柔性膜的可視區域被限制在沿納米鏈取向方向的正負25度范圍內。

5.如權利要求1所述的柔性膜，其中，

當所述柔性膜默認被設計為透明狀態時，在所述柔性膜上施加剪切應力以使得發生剪切應變，并使所述柔性膜產生1.5mm剪切位移時，所述膜變為不透明狀態。

6.一種窗，包括：

透光率不低于95%的玻璃系材料，和

根據權利要求1所述的柔性膜。

7.一種制備權利要求1所述的柔性膜的方法，包括如下步驟：

S100、使用磁場輔助合成法制備一維磁性納米鏈；

S200、將一維磁性納米鏈加入含有柔性凝膠基體的溶液中，并使得納米鏈均勻分布在所述溶液中，靜置至氣泡全部消除以配置好含有納米鏈的溶液；

S300、將所述配置好含有納米鏈的溶液傾倒在模具中，沿垂直于膜面的方向施加勻強磁場使其中納米鏈定向排布，并在紫外光源的作用下，通過紫外光固化得到納米鏈-凝膠復合柔性膜；

S400、將所述納米鏈-凝膠復合柔性膜從模具中剝離。

8.根據權利要求7所述的方法，步驟S100包括如下子步驟：

S101、將親水疏油的超順磁性、納米顆粒分散在水溶液中，并進一步向該水溶液中滴加反應物，在所述水溶液和反應物的體系中，使得磁性顆粒表面形成包覆層；

S102、施加磁場，使納米顆粒在磁場作用下定向排列，隨著包覆層的形成，獲得具有核殼結構的穩定的一維磁性納米鏈；

S103、一維磁性納米鏈經清洗、干燥后封存待使用。

9.根據權利要求8所述的方法，步驟S200包括如下子步驟：

S201、按照如下組分比例配置丙烯酰胺水溶液：每3.0~5.0g?丙烯酰胺溶液基本組分與2.8mg?N、N’-亞甲基雙丙烯酰胺固化劑、132mg光引發劑2-羥基-2-甲基-1-丙酮分散于10mL水中并混合均勻，得到丙烯酰胺濃度為300~500mg/mL的水溶液；

S202、將制備好的磁性納米鏈加入至上述丙烯酰胺水溶液中，得到納米鏈濃度為0.4~0.8mg/mL的懸濁液，并使得納米鏈均勻分散在其中，靜置至氣泡全部消除后使用。

10.根據權利要求7所述的方法，步驟S300包括如下子步驟：

在120W紫外光源下固化4~6分鐘，得到納米鏈/聚丙烯酰胺復合柔性膜；

勻強磁場強度為50~300?Oe。