[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

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；所述柔性膜的透光能力可通過施加剪切應變來調控，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，遠小于傳統的至少30％以上的拉伸應變。本發明實現了一種通過小應變來調節其透光能力的光學功能材料、以及相應的窗和制備方法。

技術領域

本發明涉及柔性膜技術，特別是一種透光能力可通過剪切應變調控的柔性膜、對應的窗及其制備方法。

背景技術

透光能力可調節的材料，作為一種新型光學功能材料，在建筑節能、廣告裝飾、商品防偽、隱私防護等領域有著廣闊的應用前景。此類新型光學功能材料的調控手段主要包括電場、磁場、光照、溫度、濕度、機械力等。其中，尤以電、熱響應光學功能材料研究更為廣泛，已成功地應用于許多領域。然而，現有技術中，由于此類電、熱響應材料制備工藝較復雜，成本高，性能穩定性不足等原因，使其在實際生產和應用中受到一定限制。于是，人們將目光轉向相對低成本、高能效的機械力響應型光學功能材料。

機械力響應型光學功能材料在機械拉伸或壓縮下，材料的透明度隨著微結構對光散射程度的變化出現變化，從而實現透射率的動態調節。然而，此類由拉伸控制的光學功能材料需要在較大的拉伸應變(通常30％)下，方可實現透射率的調整，這導致大的拉伸應變帶來的一系列問題。例如，在大拉伸應變下的反復拉伸和回復容易過快造成材料疲勞；此外，產生大的拉伸應變使得相應的機械系統的靈活性要求增高，限制了應用場合。因此，現有技術中的機械力響應型光學功能材料，由于其大的拉伸應變增加了此類材料在大面積使用中的困難。

發明內容

有鑒于此，為了實現小應變對光學功能材料透光能力的調控，本發明揭示了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，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，遠小于傳統的至少30％以上的拉伸應變。

此外，本發明還揭示了一種窗，包括：

透光率不低于95％的玻璃系材料，和

所述的柔性膜。

另外，本發明還揭示了一種制備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。