發(fā)布時(shí)間：2020-03-20 23:07

【摘要】：光子晶體是一類由不同折射率的介質(zhì)周期性排列形成的新型材料,其光子帶隙這一特殊性能使其能夠?qū)獾膫鞑ミM(jìn)行調(diào)控。然而對(duì)于傳統(tǒng)光子晶體來(lái)說(shuō)其周期性結(jié)構(gòu)是固定的,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)光子晶體反射光譜的可逆調(diào)控。響應(yīng)性光子晶體是將響應(yīng)性聚合物與光子晶體相結(jié)合,得到一類微觀結(jié)構(gòu)具備響應(yīng)性能的新型材料,其結(jié)構(gòu)可以在外界刺激作用下發(fā)生形變。因?yàn)轫憫?yīng)性光子晶體具備結(jié)構(gòu)上的響應(yīng)性能,其反射峰強(qiáng)度和位置也能夠通過(guò)外界刺激進(jìn)行調(diào)控。本文使用SiO_2構(gòu)建蛋白石光子晶體模板,填充聚合物單體的前驅(qū)液后使用去模板法分別制備了熱、近紅外光響應(yīng)性的反蛋白石光子晶體,探討了材料在信息存儲(chǔ)、圖案顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用。首先,本文制備了聚乙二醇(600)雙丙烯酸酯(PEGDA)和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的熱響應(yīng)光子晶體。該光子晶體具備壓力編輯及溫度觸發(fā)恢復(fù)性能。向光子晶體中摻雜熒光染料后,檢測(cè)到光子晶體對(duì)染料的發(fā)光強(qiáng)度存在抑制作用,抑制效果達(dá)到83%,且該抑制作用可以通過(guò)壓力和溫度控制進(jìn)行可逆調(diào)控。在材料表面進(jìn)行圖案壓印后,在自然光、熒光條件下觀察到了多重圖案。其次,本文向PEGDA-co-PUA光子晶體體系中摻雜一系列近紅外吸收材料,制備近紅外光響應(yīng)的光子晶體。該光子晶體具備壓力編輯和近紅外光觸發(fā)恢復(fù)性能,其結(jié)構(gòu)能夠在壓力作用下發(fā)生塌陷并在該形變狀態(tài)下保持穩(wěn)定,使用980 nm激光照射后能夠在7 s內(nèi)恢復(fù)到原始狀態(tài)(激光功率密度為6.0 W/cm~2),實(shí)現(xiàn)了光子晶體結(jié)構(gòu)在有序和形變狀態(tài)間的可逆轉(zhuǎn)變。不僅如此,材料表面還可以使用激光書寫和圖章壓印的方式進(jìn)行圖案的反復(fù)寫入和擦除,實(shí)現(xiàn)了一種雙向可擦寫的性能。該光子晶體的響應(yīng)條件為“非接觸式”的光刺激,拓展了材料在先進(jìn)光學(xué)器件、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用。最后,本文制備了丙烯酸異冰片酯(IBOA)和聚乙二醇(600)雙丙烯酸酯(PEGDA)的熱響應(yīng)光子晶體。在拉伸力的作用下,該光子晶體的結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生形變并穩(wěn)定在多個(gè)形變狀態(tài),加熱后光子晶體的結(jié)構(gòu)能夠恢復(fù)到原始狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了多個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)間的結(jié)構(gòu)重筑。向光子晶體中摻雜熒光染料后,不同形變狀態(tài)下的光子晶體實(shí)現(xiàn)了對(duì)熒光染料發(fā)光強(qiáng)度的多重調(diào)控,最大抑制效果達(dá)到63%。在材料表面進(jìn)行圖案化、微圖案化處理后,在光學(xué)顯微鏡、熒光顯微鏡下觀察到了精度達(dá)到100μm的邊界清晰、對(duì)比強(qiáng)烈的多重微圖案,證明材料在防偽、顯示等領(lǐng)域具備良好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O734

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