水凝膠光子晶體溫度特性的研究.pdf

1、光子晶體是一種具有光子帶隙的周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的新型功能材料，頻率位于帶隙范圍內(nèi)的光子，在光子晶體內(nèi)部無法傳播。光子晶體帶隙性質(zhì)使其像半導(dǎo)體能夠控制電子傳播一樣，能夠控制光線傳播，因而在光通訊及傳感器領(lǐng)域具有潛在的廣泛的應(yīng)用。
　　光子晶體的帶隙性能受其介質(zhì)排列層數(shù)、晶格常數(shù)、入射角度以及填充介質(zhì)折射率等因素的影響。溫敏響應(yīng)性光子晶體在外界溫度場刺激下，聚合物凝膠體積發(fā)生變化引起光子晶體晶格常數(shù)的變化，進(jìn)而影響光子晶體的帶隙性能，從

2、而能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)性能的調(diào)控。由于聚-N異丙基丙烯酰胺的溫敏響應(yīng)性光子晶體具有快速的響應(yīng)性，因而在溫度傳感器方面有著廣闊的應(yīng)用前景。本文從光子晶體的理論和仿真分析入手，分析光子帶隙的影響因素，探討響應(yīng)范圍較大的反蛋白石溫敏水凝膠光子晶體的制備方法及其溫度響應(yīng)性能。論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，理論和仿真分析蛋白石面心立方結(jié)構(gòu)和反蛋白石面心立方結(jié)構(gòu)三維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，證明蛋白石面心立方結(jié)構(gòu)光子晶體不存在完全光子帶隙，反蛋白石結(jié)

3、構(gòu)面心立方光子晶體在特定條件下存在完全光子帶隙。
　　其次，采用垂直沉積法自組裝制備了SiO2面心立方結(jié)構(gòu)光子晶體，仿真和實(shí)驗(yàn)分析光子晶體層數(shù)、微球粒徑、填充介質(zhì)折射率對(duì)于光子晶體帶隙的影響，隨著光子晶體層數(shù)的增加，帶隙中心波長基本不變，帶隙的透射率逐漸降低，隨著微球粒徑的增加，入射角度的減小，填充介質(zhì)折射率的增加，帶隙中心波長逐漸增大。
　　最后，采用膠體晶體模板法制備反蛋白石結(jié)構(gòu)溫敏水凝膠光子晶體。對(duì)PNIPAM水凝膠進(jìn)