反蛋白石結構水凝膠光子晶體制備技術的研究.pdf

1、自然界中存在很多天然的蛋白石光子晶體，它們擁有鮮艷的色彩，引起人們的關注和研究。將蛋白石的微球部分替換成空氣孔結構就得到了反蛋白石，它具有連通性好，孔隙率高，周期性強等特點。利用智能水凝膠對外界刺激產(chǎn)生響應的性質(zhì)制備孔結構的水凝膠光子晶體成為近些年的研究熱點。
　　溫度測量一直以來都是學者關注的焦點，隨著工程需求的不斷發(fā)展，溫度測量的環(huán)境變得越來越復雜，測量環(huán)境在戶外，測量空間狹小，測量的液體環(huán)境可能腐蝕甚至破壞傳感器等情況數(shù)不勝

2、數(shù)。傳統(tǒng)傳感器很難在上述的復雜情況下實現(xiàn)溫度測量。本文制備出一種新型的溫度響應材料，由于材料具有體積小、便攜等特性，可以克服傳統(tǒng)傳感器存在的缺點，實現(xiàn)復雜環(huán)境下溫度的快速測量，為新型傳感器的制備開拓市場前景。
　　首先通過重力沉積法和垂直沉積法合成膠體晶體模板，比較發(fā)現(xiàn)后者獲得的模版有序性明顯高于前者。改變膠體微球懸濁液的濃度，質(zhì)量百分數(shù)為3.5wt％時獲得了20層左右的高質(zhì)量膠體晶體模板。
　　將膠體晶體模板置于500℃高

3、溫處理120min以提高模板的連接強度。經(jīng)過150min從室溫升到500℃時，模板表面形成了數(shù)量眾多的裂紋，嚴重破壞了整體性。當升溫時間增加到300min甚至500min時，模板表面裂紋數(shù)量驟減，結構的有序性和整體性大幅提高，熱處理過后形成了“縮頸”現(xiàn)象。
　　通過自然浸潤法、壓力法以及“三明治”法嘗試制備反蛋白石結構水凝膠。自然浸潤法很難制備成功，壓力法制得的孔結構只有一層，而且孔表面存在斷裂、凹凸不平和雜質(zhì)等缺陷?！叭髦巍狈?/p>

4、利用壓力和毛細力，成功制備出表面光滑、有序性高的三維反蛋白石結構。去除模板過程中，腐蝕時間至關重要，時間過短不能完全腐蝕，時間過長則會破壞水凝膠本身。前驅液中交聯(lián)劑占比減小，水凝膠的響應速度會提升，但是機械強度下降，相反交聯(lián)劑占比上升時，水凝膠響應有所減緩，但是機械強度大大提升。將制得的蛋白石和反蛋白石結構水凝膠放在不同溫度的去離子水中，隨著溫度的升高，兩種結構的水凝膠都發(fā)生收縮直徑減小，但是由于具備孔結構，反蛋白石結構收縮的幅度和速度