胶晶结构生色体系的构筑及应用研究进展

胶晶是由单分散胶体微球自组装形成的有序阵列结构。胶体微球自组装制备结构生色体系,具有方法简单、成本低及不需要复杂且昂贵的设备等优点,是人工构建结构生色体系的重要途径。由胶晶产生的结构色具有亮度高、色彩饱和度高和光稳定性好等优点,在纺织品着色、传感、防伪以及信息加密等领域展现出广阔的应用前景。本文详细介绍了胶体微球的结构设计与合成、胶晶的可控构筑及其应用研究三个方面的内容。文中综述了无机纳米微球、有机聚合物纳米微球和核壳结构纳米微球的优点和不足;较全面地总结了胶体微球的组装方法,包括重力沉降法、加热辅助组装法、垂直沉积法、浸渍提拉法、喷涂法、喷墨打印技术、旋涂法、磁场诱导自组装法、电场驱动组装法和界面转印法等;讨论了胶晶结构的应用现状,并对胶晶结构生色体系未来的研究重点进行了展望。     

单分散胶体颗粒的应用研究进展

综述了近年来重质油国家重点实验室在单分散SiO2胶体微球和单分散聚苯乙烯胶体微球方面的应用研究成果和进展.这些研究成果包括单分散胶体微球的组装、复合微球的制备和组装、二元胶体颗粒的组装、三维有序大孔材料的合成、重油大孔催化剂、有机/无机复合质子膜和纳米亚微米粒度标准物质等.     

光子晶体编码微球载体的层层自组装稳定

单分散羧基功能化的交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米粒子以液滴为模板自组装成三维胶体光子晶体微球,并层层自组装(LBL)包覆上支化的聚乙烯亚胺(PEI)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)高分子聚电解质对,加以戊二醛(GA)交联。制得的三维胶体光子晶体微球结构有序稳定,可用作性能稳定的编码载体。     

单分散胶体颗粒的有序组装及其应用研究进展

本文综述了近1～2年来课题组在单分散胶体微球有序组装及其应用方面的研究进展.其中包括250～1300 nm宽尺寸范围单分散二氧化硅胶体微球的重力沉降自组织;旨在提高光子晶体折射率反差的TiO2/SiO2复合胶体微球的有序组装;硬模板与催化材料一步复合的二元胶体体系颗粒的有序自组装;一种高效的聚苯乙烯胶体颗粒的批量组装技术;低体积分数聚苯乙烯胶体晶体的制备;以及聚苯乙烯胶粒晶体作为可调谐三维非线性光子晶体在高开关对比的光子晶体光开关方面的应用,和作为制备有序大孔材料硬模板在大分子催化方面的应用等.     

单分散SiO2/Ag/SiO2核壳结构微球制备及自组装光子晶体

应用湿化学方法,在SiO2微球表面先后包覆5 nm银层、20 nm SiO2介质膜,制备了直径约300 nm的单分散SiO2/Ag/SiO2核壳结构微球.用提拉技术实现微球的自组装,获得了长程有序的面心立方结构排列的光子晶体,并研究了其光学性能.结果表明:在可见至近红外波段存在非完全光子带隙;SiO2/Ag/SiO2球体自组装成的光子晶体并非完全密堆排列.     

以聚苯乙烯为模板制备有序大孔氧化铝

采用少皂乳液聚合法成功制备了单分散的聚苯乙烯微球,以微球自组装后的聚苯乙烯胶体晶体为大孔模板,铝溶胶为前驱体填充模板,干燥焙烧除去模板后制备了氧化铝载体。用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射和氮气吸脱附对聚苯乙烯胶体晶体和氧化铝载体进行了表征。结果表明:少皂乳液聚合法制备的聚苯乙烯微球具有粒径较小(100~350 nm)、单分散性好(0.005)、收率高(约80%)等优点;自组装的胶体晶体呈规则有序排列,微球表面光滑洁净,并以此为模板成功制备了具有三维有序结构的、大孔孔径可调的氧化铝材料。     

核-壳型聚苯乙烯/二氧化硅复合微球的制备

利用层层自组装的方法制备了粒径和组成可裁剪、具有核-壳式结构的单分散聚苯乙烯(PS)／二氧化硅(SiO2)复合微球．对复合微球进行热处理除去有机物中心，制备出壁厚可剪裁的空腔硅球，并对复合微球的热分解过程进行了研究．透射电镜(TEM)照片显示二氧化硅纳米颗粒在中心外生成均匀壳层，而煅烧后则可得到轮廓分明的球形空腔；比较PS，SiO2和复合球体及热处理后的粉体的红外光谱，可分别验证二氧化硅的成功组装和热处理过程中作为中心的PS的完全去除．在吸附相同层数的前提下，随着所选用的二氧化硅纳米粒子的粒径的增大(10-40nm)，复合微球的粒径增大，空腔球体的壁厚增加，中心粒子热分解的活化能增大．复合微球的热分解机理符合三维扩散机理．     

多孔St/DVB共聚微球用于静电自组装脂肪酶

将酶与带相反电荷的聚电解质在单分散疏水多孔St/DVB共聚微球表面交替吸附静电自组装多层脂肪酶膜. 确定了静电自组装单层酶膜的最佳条件为酶与载体的质量比3:1,吸附时间0.5 h, pH 5.5. 在上述条件下静电自组装3层脂肪酶膜,结果表明,当最外层为酶层时,组装2层酶的活性比单层酶提高24%,组装3层酶的活性比2层酶的活性稍有增加. 在酶液pH 7.5的条件下,考察了聚电解质中的离子强度对静电自组装各层酶活力的影响,结果表明,当最外层为酶层或聚电解质层时,酶的活力随层数增加而下降.     

有序大孔二氧化硅微球的制备研究

采用乳液聚合法合成了单分散改性聚苯乙烯（PS）乳胶粒,利用PS乳胶粒自组装制得胶体晶体（“蛋白石”）微球,通过溶胶-凝胶模板法制备了有序大孔SiO2（“反蛋白石”）微球,通过SEM对改性PS乳胶粒、胶体晶体微球和有序大孔SiO2微球表面形貌进行了表征。结果表明,改性PS乳胶粒呈单分散性,粒径为317 nm;胶体晶体微球表面PS乳胶粒排列有序;有序大孔SiO2微球表面呈有序多孔,其孔呈六边形,孔径分布均一,约为200 nm。     

均一孔径SiO2催化剂载体的制备

利用单分散二氧化硅微球的水悬浮液,在一定条件下蒸发自组装合成了孔径均一的SiO₂载体。采用低温氮吸附、压汞、SEM表征其孔结构及表面形态。结果表明,对于300 nm以下的单分散微球,都可以利用蒸发组装得到孔径均一的载体材料,且孔径尺寸可根据微球大小调变。实验发现蒸发组装制备的载体,其孔径分布受蒸发温度的影响较大。通过对蒸发温度的考察,发现50℃蒸发组装的样品孔径分布集中有序。     

二氧化硅微球的制备及其单层自组装工艺研究

采用st?ber法制备二氧化硅微球,研究了加入正硅酸四乙酯的量对二氧化硅微球粒径的影响。用激光粒度分析仪研究了二氧化硅微球的粒径,用扫描电子显微镜研究了样品的形貌。并通过浸渍提拉法、垂直沉积法、旋涂法自组装二氧化硅微球,用电子显微镜进行了表征。结果表明:所制备的二氧化硅微球单分散性好,旋涂法自组装出单层且密排结构较好的二氧化硅微球。     

层层沉积热处理法制备超薄Cu3(BTC)2膜

基于层层沉积法,引入简单易控的热处理方式在玻璃基底表面制备出高结晶度且致密无裂缝的Cu₃(BTC)₂膜,并详细探讨热处理温度、组装时间和组装溶剂对Cu₃(BTC)₂成膜的影响。FESEM分析结果显示:膜层的厚度仅为200 nm;热处理有利于获得完整的晶体结构,且高温下膜层不会产生裂纹;组装时间为5 min或10 min,Cu₃(BTC)₂ 颗粒尺寸小且均一。然而,当组装时间延长至20 min,尺寸变得不均一,膜层表面变粗糙;通过改变组装溶剂环境,可以制备出不同维数的晶体膜。     

单分散聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板制备大孔氧化铝材料

以过硫酸铵为引发剂、十二烷基硫酸钠为乳化剂、甲基丙烯酸甲酯为单体,通过乳液聚合制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)乳胶微球。研究显示,通过改变合成体系中乳化剂用量可对合成的PMMA微球的粒径进行有效调控,并得到了粒径分布在200~300 nm的PMMA微球;通过破乳沉降法加速PMMA微球的自组装,得到紧密堆积的PMMA微球胶体模板。将溶解在乙醇(经盐酸酸化)中的异丙醇铝溶液填充到组装好的PMMA胶体模板剂的空隙中,通过焙烧去除模板制得大孔氧化铝材料,在950℃焙烧3 h得到了规整大孔γ-Al2_O_3;扫描电镜和透射电镜结果表明所得材料孔道丰富,为三维有序大孔材料。     

以三聚氰胺甲醛微球为模板的空腔胶囊的制备与应用

以低度交联的单分散三聚氰胺甲醛(MF)微球作为胶体模板,采用逐层静电自组装技术,交替组装正负聚电解质,得到具有核壳结构的复合微球,然后利用盐酸溶液分解掉模板MF,从而形成均匀的空腔胶囊;并以盐酸阿霉素为例,对空腔胶囊的载药量及缓释性进行了初步研究. 结果显示,胶囊载药量可达27.07 μg/mL,胶囊对药物具有显著的缓释作用,释放半衰期t1/2=17.5 h.     

pH可控PVAm-g-PBA/PVA层层自组装 在纤维素膜上的应用

通过酰胺化反应将4-羧基苯硼酸(PBA)接枝到聚乙烯胺(PVAm)高分子链上,制得改性聚乙烯胺(PVAm-g-PBA),利用FTIR和1HNMR对其结构进行了表征。采用硅晶片和聚苯乙烯微球(PS)作为模拟物,将PVAm-g-PBA和聚乙烯醇(PVA)组装到其表面并研究了自组装过程中基材表面电荷的变化规律及自组装膜层厚度的变化。将PVAm-g-PBA与PVA通过pH可控的层层自组装方法处理再生纤维素膜表面。结果表明:PVAm-g-PBA的等电点为pH=7.9;在p H=9.5、与PVA组装上30层高分子膜时,再生纤维素膜的抗张强度与断裂伸长率分别提高了53%和76%。处理后的再生纤维素膜的机械性能得到了明显改善。     

竹浆黑液高效减水剂与木质素磺酸钠的吸附行为对比

通过对比竹浆黑液高效减水剂(GCL1-JB)与木质素磺酸钠(SL)在固体平板上的吸附行为探究二者分散性能差异的原因。采用石英晶体微天平和逐层自组装技术研究GCL1-JB与SL的吸附行为,对比了GCL1-JB和SL在固体平板上的吸附量、吸附膜厚度、吸附层结构等。结果表明,相比于木质素磺酸钠,GCL1-JB的吸附量较多,吸附膜较厚,吸附层结构较致密,膜表面较平整光滑,吸附在水泥颗粒表面后的zeta电位较大。因此GCL1-JB有较强的空间位阻和静电排斥作用,导致GCL1-JB的分散性能优于木质素磺酸钠。研究有助于理解木质素基减水剂的分散机理,为木质素改性成减水剂提供理论基础。     

类金刚石薄膜对Low-E膜系的保护作用分析

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD),在Low-E玻璃表面沉积类金刚石(DLC)薄膜作为保护层,通过耐洗刷试验和耐酸腐蚀试验研究了DLC薄膜对Low-E膜系的保护作用;同时对镀DLC薄膜的Low-E玻璃进行热处理,研究热处理后Low-E玻璃膜层结构、低辐射性能和光学性能的变化;然后通过摩擦磨损实验对镀DLC膜提高Low-E玻璃耐洗刷的原因进行分析。结果表明:DLC膜能够有效提高Low-E玻璃耐洗刷性和耐酸腐蚀性;并且DLC膜可以通过热处理去除,且热处理后的Low-E低辐射性能和光学性能未受到影响;一定厚度DLC膜能够有效降低Low-E玻璃摩擦系数,是提高Low-E玻璃耐磨性的主要原因。     

P(NIPAm-AABC-NMA)温敏微凝胶自组装膜及其重金属离子选择性

以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）为单体，丙烯酸（AA）和N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）为功能单体，通过自由基乳液聚合制备P(NIPAm-AA-NMA)微凝胶，利用N-(3-二甲基氨基丙基)-N''-乙基-碳二亚胺盐酸盐（EDC）的耦合作用，实现4''-氨基苯并-18-冠醚-6(ABC)对微凝胶的修饰，合成P（NIPAm-AABC-NMA）微凝胶；进一步，通过溶剂挥发制备微凝胶自组装膜。采用FTIR、SEM和DLS表征微凝胶及其自组装膜的微观结构；采用UV-Vis研究自组装膜的温敏性及其对金属离子的选择响应性能。结果表明，ABC修饰前、后微凝胶粒径分别为240和300nm左右，随环境温度或离子浓度变化，自组装膜中微凝胶粒径随之变化，自组装膜对入射光的衍射发生显著变化，而呈现不同的结构色。特别是，当Pb2+浓度在0~120μmol/L之间变化时，自组装膜衍射峰红移60nm左右。     

等离子体增强化学气相沉积技术制备锗反蛋白石三维光子晶体

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散二氧化硅(SiO2)微球组装形成三维有序胶体晶体模板,以锗烷(GeH4)为先驱体气用等离子增强化学气相沉积法在350℃填充高折射率材料锗.获得了锗反蛋白石光子晶体.通过扫描电镜、X射线衍射仪对锗反蛋白石的形貌、成分、结构进行了表征.结果表明:锗在SiO2微球空隙内填充均匀,得到的锗为多晶态.锗反蛋白石光子晶体为三维有序多孔结构.等离子体增强化学气相沉积的潜在优势在于可实现材料的低温填充,从而以高分子材料为模板进行复型,得到多种结构的三维光子晶体.     

专利

一种透过中性色双银低辐射玻璃公开(公告)号:CN213327355U公开(公告)日:2021.06.01申请(专利权)人:江门耀皮工程玻璃有限公司本实用新型涉及一种透过中性色双银低辐射玻璃,该玻璃结构自玻璃基板向外依次为:玻璃、电介质层I、复合吸收层I、保护层I、银层I、保护层Ⅱ、复合吸收层Ⅱ、电介质层Ⅱ、复合吸收层Ⅲ、保护层Ⅲ、银层Ⅱ、保护层Ⅳ、复合吸收层Ⅳ、电介质层Ⅲ。该可钢双银镀膜玻璃膜面和外反颜色接近,不会产生视觉偏差。另外,中间设置有铜层,给合其它各层设置,在使用时经过透射,实现透过色淡化自然效果。本玻璃结构可实现达到以下数值:可见光玻璃面色坐标a*值=-1.2,色坐标b^*值=-5.5,可见光透射色坐标a*值=-3.5,色坐标b^*值=-1。