光子晶體是由兩種或者兩種以上不同介電常數(shù)的物質(zhì)在空間周期性排列而成的一類新型光學(xué)材料。由于光子晶體具有光子禁帶這一重要特性,因此其在光子晶體傳感器、太陽(yáng)能電池和光學(xué)顯示器件等領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的光子晶體傳感器主要存在如下問(wèn)題:（1）制備時(shí)需要引入功能材料,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差;（2）難以實(shí)現(xiàn)折射率相似以及化學(xué)性質(zhì)相似物質(zhì)的區(qū)分;（3）難以實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同分子尺寸物質(zhì)之間的區(qū)分。MOFs作為一種新型多孔材料,具有高的比表面積,大的孔道率以及可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。本文將MOFs材料應(yīng)用于光子晶體傳感器,利用MOFs自身具有的孔道,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)光子晶體傳感器不能實(shí)現(xiàn)的分子尺寸性的選擇以及折射率相近物質(zhì)的區(qū)分,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)常見(jiàn)有機(jī)物質(zhì)的可視化檢測(cè)。本文通過(guò)表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）的調(diào)節(jié),制備出粒徑在120 nm²70 nm之間,形貌規(guī)則的ZIF-8。接下來(lái)對(duì)組裝條件進(jìn)行優(yōu)化,得到最優(yōu)的組裝工藝。在簡(jiǎn)單滴涂的基礎(chǔ)上,將ZIF-8分散在不同配比的混合溶液中,根據(jù)接觸角以及反射光譜得到最佳分散溶液的比例為水:乙醇=1:1。在玻璃片上固化一層PDMS以增強(qiáng)樣品與基... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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光子晶體示意圖

圖 1-2 (a) 光子晶體的反射光譜，(b) 不同溫度下光子晶體的顏色變化日本東京大學(xué)Howell等[39]將聚合物與納米粒子復(fù)合后得到一種新型復(fù)合材料，可以應(yīng)用到光學(xué)傳感領(lǐng)域。研究者將紫外光固化的滑環(huán)彈性體作為基體，引入高折射率納米粒子ZrO2對(duì)復(fù)合材料的折射率進(jìn)行改性。通過(guò)先旋涂后光固化的方法制備了多層堆疊的機(jī)械力響應(yīng)性薄膜，最后將PVOH溶解得到柔性自支撐膜。該膜材料在受拉伸時(shí)，厚度減小，反射峰逐漸藍(lán)移引起材料顏色變化。在外力作用下，當(dāng)一維光子晶體拉伸應(yīng)變由0%逐漸增大至42%時(shí)，反射峰會(huì)不斷藍(lán)移。制備的柔性一維光子晶體具有高的變色敏感性、機(jī)械穩(wěn)定性以及循環(huán)穩(wěn)定性。

當(dāng)一維光子晶體拉伸應(yīng)變由0%逐漸增大至42%時(shí)，反射峰會(huì)不斷藍(lán)移。制備的柔性一維光子晶體具有高的變色敏感性、機(jī)械穩(wěn)定性以及循環(huán)穩(wěn)定性。圖1-3 (a) 光子晶體的反射光譜，(b) 不同拉伸應(yīng)變下光子晶體的顏色變化Entao Tian 等[40]將丙烯酰胺(PAAM)溶液滲透到 p(St-MMA-AA)光子晶體模板中，然后進(jìn)行光聚合，制備出了濕度光子晶體傳感器。將其置于不同濕度條件下時(shí)，該濕度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)從透明到紫色、藍(lán)色、青色、綠色和紅色的可逆顏色變化，這幾乎覆蓋了整個(gè)可見(jiàn)范圍。通過(guò)改變 PAAM 用量和吸水率，可以對(duì)


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