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.     

ZnS-opal与反opal结构ZnS光子晶体的组装

以单分散SiO2微球为基元,在75%～80%湿度、30～45 ℃恒温密闭烘箱中垂直快速组装opal模板;以Zn(NO3)2（0.035 mol/L）、TAA乙醇溶液（0.05 mol/L）为前体,通过溶剂热法充填形成ZnS-opal复合光子晶体;ZnS-opal复合光子晶体在2%～5%的HF溶液中浸泡4～5 h后卸载模板,制得反opal结构ZnS基光子晶体;采用XRD、SEM、ＵV-Vis测试手段对反opal结构ZnS基光子晶体形貌、物相和光学性能进行了表征。结果表明：溶剂热法多次充填可使ZnS纳米晶在模板密堆积形成的空隙中均匀成核;经过酸处理的ZnS-opal中SiO2微球溶解、坍塌,形成蜂窝状三维有序介孔和反opal结构ZnS基光子晶体;相同粒径SiO2微球组装的opal模板、ZnS-opal以及反opal结构ZnS光子晶体均表现出光子带隙特性,但反opal结构ZnS光子晶体带隙位置相比前两者发生了蓝移。     

聚氨酯／二氧化硅复合材料研究进展

综述了二氧化硅的表面改性方法和聚氨酯/二氧化硅(PU/SiO2)复合材料的主要制备方法,讨论了不同粒径、不同形态的SiO2以及表面改性方法对PU/SiO2复合材料性能的影响,介绍了PU/SiO2复合材料的应用,并展望了其发展前景.     

改性二氧化硅微球的制备及其光子晶体自组装

为提高SiO2微球的表面电荷密度,通过改进Stober法,引入金属Na,合成SiO2微球,并采用垂直沉积法制备出光子晶体.通过Zeta电位粒度仪、带EDS能谱仪的场发射、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱仪对其电学性能、显微形貌和光学性能进行测试分析.Zeta电位测试结果显示改性SiO2微球的Zeta电位平均提高13.44 mV;EDS能谱分析表明微球中含有钠元素;SEM照片表明样品平均粒径为318 nm,平均标准偏差小于5%,所得光子晶体为面心立方密排结构;吸收光谱表明在692 nm处具有光子晶体带隙.     

油性介质中组装二氧化硅胶体晶体薄膜

报道厂一种由粒径大于700nm的SiO2微球组装胶体晶体薄膜的方法。以一种密度较大的疏水性有机物替代水或醇类为分散剂,通过对SiO2微球表面进行疏水性处理改善其在油性介质中的分散性,采用改进的垂直沉积法在油性分散剂中制备SiO2胶体晶体。用扫描电子显微镜、红外光谱仪和紫外－可见光谱仪对SiO2胶体晶体薄膜的形貌、结构和光学性能进行了观察测试。结果表明;较大密度的分散剂能有效降低SiO2微球的沉降速度,组装成直径在700～2000nm范围的SiO2微球的胶体晶体。获得的SiO2光子晶体具有长程有序结构,并在近红外区具有显著的光子频率带隙。     

SiO2光子晶体的垂直沉积制备与光学性能研究

采用改进的St(o)ber法合成了不同粒径的单分散SiO2微球颗粒,用种子液法制备了平均粒径约为550 nm的单分散SiO2微球颗粒,在可见光波段垂直沉积制备了SiO2光子晶体薄膜.采用紫外-可见分光光度计测试了不同反应物浓度配比所得微球制备的光子晶体薄膜的光学性能,并分析了退火对光反射性能的影响.     

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。     

不同粒径SiO₂颗粒混合制备光子晶体结构色薄膜

采用基于Stöber工艺的溶剂调控法制备了分散性较好的247 nm和285 nm SiO2纳米颗粒，通过调控两种SiO2纳米颗粒的混合比例构建不同颜色的结构色薄膜。当247 nm SiO2所占比例增加时，颜色逐渐蓝移，但由于非相干光散射的影响，光子晶体薄膜颜色较淡。为解决这一问题，在SiO2悬浮液中加入墨水，当墨水含量增加时，薄膜的明度降低、饱和度提高，且墨水质量分数为0.06%时饱和度最高。考察了粒径、混合比例以及墨水含量对结构色的影响，结果发现光子晶体的结构色受粒径影响，且符合布拉格公式，混合比例的不同改变了SiO2的平均粒径，因而形成不同颜色。由两种粒径的SiO2产生不同结构色的方法简便快捷，可以用作颜料、涂料进行染色。     

氨基蒽醌聚氨酯紫色微球粒径调控及形貌

采用1，4-二氨基蒽醌作为发色体，与异佛尔酮二异氰酸酯反应生成紫色预聚物，与聚乙二醇600通过界面聚合法制备了氨基蒽醌紫色聚氨酯微球。考察了乳化剂种类、用量、乳化速度、发色体用量对微球粒径的影响。结果表明：与聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚（Tween80）和失水山梨糖醇单油酸酯（Span80）相比，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）乳化剂更适合用于聚氨酯球的制备。SDBS质量分数3.5%（以油相为基准）的粒径分布最窄，微球粒径在350nm左右。微球平均粒径随乳化速度增大而减小，在8000r/min粒径分布最集中。发色体在壳层体系中加入量为1mmol时粒径分布系数最小，平均粒径在500nm。通过SEM和TEM表征，结果显示：聚氨酯微球粒径在500nm左右，表面光滑的球形，内部呈空心结构。氨基蒽醌聚氨酯紫色微球印花织物颜色性能优异，且具有较高色牢度。     

不同粒径SiO2粒子混合制备光子晶体结构色薄膜

采用基于St?ber工艺的溶剂调控法制备了分散性较好的粒径为247和285 nm的SiO2纳米粒子,通过调控两种SiO2纳米粒子的混合比例构建不同颜色的结构色薄膜.当247 nm SiO2所占比例增加时,颜色逐渐蓝移,但由于非相干光散射的影响,光子晶体薄膜颜色变淡.为解决这一问题,在SiO2悬浮液中加入墨水,当墨水质量分数增加时,薄膜的明度降低、饱和度提高,且墨水质量分数为0.06％时饱和度最高.考察了粒径、混合比例以及墨水质量分数对结构色的影响,结果发现,光子晶体的结构色受粒径影响,且符合布拉格公式,混合比例的不同改变了SiO2的平均粒径,因而形成不同颜色.     

水性聚氨酯-SiO2/TiO2复合涂料的制备与研究

本文采用溶胶-凝胶法,用钛酸四丁酯与正硅酸乙酯制备了纳米级SiO2／TiO2复合微粒,将其分散在聚醚型水性聚氨酯中,制备了新型水性聚氨酯-SiO2／TiO2复合涂料。傅立叶变换红外光谱及透射电镜测试表明纳米TiO2颗粒表面成功地包覆上SiO2,在聚氨酯乳液中复合微粒粒径为60nm左右;分光光度法测试表明TiO2质量分数为20％的复合微粒在聚氨酯水乳液中具有良好的分散性能,而加入质量分数为1％的十二烷基磺酸钠后,对SiO2／TiO2纳米粉末的分散性能改善最大;力学性能测试表明加入SiO2／TiO2纳米复合微粒能有效提高水性聚氨酯的力学性能,当复合微粒质量分数为0.6％时,其力学性能达到最佳。     

SiO2@PDA微球结构色织物的制备

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(Si O2)微球,并利用聚多巴胺(PDA)作为黑色吸光物质制备了Si O2@PDA微球;利用重力沉积法将Si O2@PDA微球沉积到白色涤纶织物表面,通过添加自制结构色粘合剂聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-co-丙烯酸六氟丁酯)-g-聚乙二醇甲基丙烯酸酯〔P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA〕以制备高牢度结构色织物。采用马尔文高灵敏纳米粒度分析仪、SEM、测色仪、测量显微镜对Si O2微球、Si O2@PDA微球和结构色织物进行了表征,探究了多巴胺用量与Si O2@PDA微球的粒径、形貌及织物结构色的关系;考察了粘合剂用量对结构色牢度和色彩的影响。结果表明,制备的SiO2微球粒径均匀、单分散性较好;随着多巴胺用量的增多,制备的SiO2@PDA微球粒径增大,织物结构色红移;但多巴胺用量过多会使微球形貌粗糙,降低微球的粒径均匀性、单分散性及结构色的亮度;P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA的加入可以抑制结构色开裂,提升牢度。     

电化学沉积法制备Cu-纳米SiO_2复合镀层及其性能的研究

利用电化学沉积法制备以纳米SiO_2微粒为增强相的Cu-纳米SiO_2复合镀层。研究发现:Cu-纳米SiO_2复合镀层的形貌特征不同于纯铜镀层的,其性能较好。增强相纳米SiO_2微粒引起形核增殖、结晶细化,同时形成弥散强化,致使Cu-纳米SiO_2复合镀层的形貌特征不同,性能得以改善。随着镀液中纳米SiO_2微粒的质量浓度的增加,Cu-纳米SiO_2复合镀层的显微硬度先升高后降低,体积磨损率先减小后增大。当镀液中纳米SiO_2微粒的质量浓度为35g/L时,Cu-纳米SiO_2复合镀层的显微硬度最高,接近1 500 MPa,约为纯铜镀层的1.46倍;体积磨损率最低,为6.59×10-5 mm3/(N·m),比纯铜镀层的降低约35.4%。     

Study on microstructure and mechanical properties of polydiacetylene composite biosensors

10,12-Pentacosadiynoic acid (PCDA) monomers were mixed with polyurethane (PU) or poly(ethylene oxide) (PEO) and the mixtures were electrospun to obtain composite nanofibers that were then photopolymerized via ultraviolet radiation, resulting polydiacetylene (PDA) in the nanofibers. The PDA demonstrated color-changing properties in the presence of Escherichia coli, which exhibited potential for developing flexible colorimetric biosensors for medical textiles. Phase separation was found in the PEO–PDA fibers, resulting in amorphous PEO accumulation at the fiber surface. In contrast, the PU–PDA fibers demonstrated a homogeneous microstructure throughout the fibers. Tensile test results suggested a molecular orientation in the PU–PDA fibers that significantly improved the mechanical properties of the fibers. The presence of PDA in the matrix polymer reduced the overall strength and breaking elongation of both composite nanofibers in comparison to 100% PEO and PU fibers. A single PU–PDA fiber showed significantly higher stiffness and modulus than a single PEO–PDA fiber. Force–distance curve analysis suggested that the PU–PDA fibers exhibited an elastic deformation. In a comparison, the PEO–PDA fibers were brittle and showed low modulus. The results of structural and mechanical properties suggest that the PU–PDA nanofibers are a promising composite for developing nonadherent, durable, and flexible colorimetric biosensors used in medical textiles. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47877.     

纳米SiO2颗粒对PU树脂热稳定性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2颗粒，并以此制备了SiO2／PU复合材料，用扫描电子显微镜、红外光谱仪、量热示差扫描仪和热重法分别表征了纳米复合树脂材料的结构和形态及热稳定性。结果表明，纳米SiO2能够均匀地以纳米尺寸分散于Pu树脂中，并与PU中的基团发生了化学反应，形成了键合。SiO2对PU树脂的耐低温性能影响不大，却提高了树脂的热稳定性能，使树脂的使用温度范围变宽。     

近单分散介孔SiO2/Fe3O4/SiO2微球的制备及漆酶固定化

以自制近单分散、平均粒径约为250 nm的SiO2亚微球为核心,采用液相沉积法得到β-FeOOH/SiO2微球,再通过溶胶-凝胶法以β-FeOOH/SiO2微球为内核,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,经水解缩聚反应,焙烧后得到近单分散介孔SiO2/Fe3O4/SiO2微球,以复合微球为载体,对漆酶进行固定。结果表明,近单分散介孔SiO2/Fe3O4/SiO2复合微球的介孔层厚约40 nm,具有较大的饱和磁化强度(14.715 emu/g),较小的剩余矫顽力(约为109Oe),其比表面积为391.067 m2/g,孔容为0.53 cm3/g,孔径分别在5.43 nm和20～80 nm,呈现双孔径分布。复合微球吸附漆酶后,介孔材料的比表面积与孔容分别减小为103 m2/g和0.37 cm3/g,复合微球对漆酶的吸附量为202.6 mg/g。     

InP-SiO2三维光子晶体的制备

用溶剂蒸发法将单分散SiO2微球组装成三维有序结构的胶体晶体,用金属有机化学气相沉积技术向SiO2胶体晶体中填充高折射率材料InP,获得了InP-SiO2两种介质复合的三维光子晶体,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱和紫外-可见光谱仪对InP-SiO2三维光子晶体的形貌、结构和光学性能进行了观察测试。研究结果表明：InP在SiO2微球空隙间具有较高的结晶质量,填充较致密均匀、与相同晶格周期的SiO2光子晶体相比,InP-SiO2光子晶体的反射光谱的峰值波长发生明显的红移。     

水溶液中均匀硫化镉微球的制备及其在结构色中的应用

均匀的硫化镉（CdS）微球具有较高的折射率,由其组成的光子晶体颜色亮丽,具有低角度依存性,近年来在结构生色领域被广泛应用。但是,目前较为成熟的合成均匀硫化镉微球的方法存在有机溶剂的大量使用和高温能耗大等问题。因此,设计了一种在水溶液中合成均匀硫化镉微球的绿色合成方法,通过受控注射的方式辅助进料,解决了金属盐前驱体在水中水解速度过快导致微球生长不平衡的问题。同时,受控注射的方式可以更有利于控制体系中二价镉的浓度,成功地合成出180~410 nm的均匀硫化镉微球。进一步通过水平诱导组装的方式构筑了以不同粒径的硫化镉微球为基元的三维光子晶体结构。这种光子晶体薄膜展示出亮丽、低角度依存的结构色,更利于结构色在颜色显示等领域的应用。