本文關鍵詞：反蛋白石結構水凝膠光子晶體制備技術的研究

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【摘要】：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生響應的性質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,質量百分數(shù)為3.5wt%時獲得了20層左右的高質量膠體晶體模板。將膠體晶體模板置于500℃高溫處理120min以提高模板的連接強度。經過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、凹凸不平和雜質等缺陷�！叭髦巍狈ɡ脡毫兔毩�,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都高于蛋白石結構。多次測量反蛋白石結構水凝膠在兩個不同溫度節(jié)點下的直徑,實驗結果偏差很小,水凝膠結構具備了可重復性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O734;O648.17

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