[发明专利]同时具有上转换发光功能和紫外光敏特性的复合薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种同时具有上转换发光功能和紫外光敏特性的复合薄膜材料及其制备方法，通过改进的溶胶‑凝胶技术结合旋涂方法制备得到有机‑无机复合光波导薄膜材料，进一步通过紫外软压印的技术在该复合薄膜上成功制备得到了不通过尺寸的条形光波导阵列结构。本发明具有较高的光学透过率、可调的折射率、较大的硬度、比较好的耐磨性，低温下即可得到数微米厚的单层高光学质量薄膜。本发明得到的复合薄膜材料既具有上转换发光功能，又具有紫外光敏特性，实现了复合薄膜的多功能化。

技术领域

本发明涉及光敏特性的有机-无机复合材料及制备，具体涉及同时具有上转换发光 功能和紫外光敏特性的复合薄膜材料及其制备方法。

背景技术

近年来，科学家们通过在玻璃和陶瓷材料中掺杂稀土离子实现上转换发光，可广泛 应用于彩色显示，高密度光学存储，生物医学检测以及红外激光观测器和指示器等领域。 在实现上转换发光的稀土离子中，三价铒离子由于具有非常高的发光效率从而被广泛研 究。目前，研究较多的上转换发光材料主要为玻璃和陶瓷材料。

另外，微光学元器件是集成光学中的的重要光学元件，在成像、准直、耦合、以及色像差校正、波前形状控制等应用上起着重要的作用。随着微光学的逐渐快速发展，特 别是科学家对集成光学的研究兴趣的日渐增加，大大地增加了对微光学元器件的需求。 目前微光学元件制作技术已较为成熟，然而由于使用设备昂贵，工艺过程复杂，因价格 因素，致使微光学元件的应用，尤其是在民用产品方面的应用受到很大限制。

近年来基于有机改性硅酸盐基复合材料在光电子学方面的应用，在引起了极大的关 注。有机改性硅酸盐是一种典型的以二氧化硅作为三维网络骨架，通过有机聚合物或者氧化物进行改性的有机-无机复合材料。有机改性硅酸盐复合材料具有很好的光学性能，通过控制前驱物可以改变其材料特性，并获得一些传统复合材料所不具备或不可能实现的新特性。但是目前没有同时引入多种功能性基团实现同时具有上转换发光功能和紫外光敏特性的复合薄膜的制备方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种同时具有上转换发光功能和紫外光敏特性的复 合薄膜材料及其制备方法，解决目前没有同时引入多种功能性基团实现复合薄膜多功能 化的问题。

技术方案：本发明所述的同时具有上转换发光功能和紫外光敏特性的复合薄膜材料，包括基底和压印在基底上的表层，其中，所述基底为掺杂了纳米氧化铒的二氧化钛 有机无机复合薄膜，所述表层为条形光波导阵列结构。

同时具有上转换发光功能和紫外光敏特性的复合薄膜材料的制备方法，包括以下步 骤：

(1)将钛酸四正丁酯与乙酰丙酮混合，室温下搅拌均匀得到组分A；

(2)将甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇和去离子水混合，室温下搅拌均匀后，加入 浓盐酸，搅拌均匀得到组分B；

(3)将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异丙醇和去离子水混合，加入浓盐酸后搅拌均匀得到组分C；

(4)将组分A、组分B和组分C混合后置于暗室室温搅拌均匀，然后在混合溶液 中加入纳米氧化铒粉末，并在暗室内室温下均匀搅拌均匀；

(5)在所述步骤(4)所得混合溶液中加入双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光 引发剂，在暗室室温下搅拌均匀，结合旋涂方法在载玻片上得到具上转换发光性能二氧化钛有机无机复合薄膜材料。

(6)利用光刻的方法通过条形阵列掩膜版在光刻胶上曝光，经过显影、热处理得到具有条形阵列结构的光刻胶母版；

(7)将PDMS预聚物和固化剂混合均匀，真空干燥去除气泡，浇注到所述步骤(6) 制备的具有条形阵列结构的光刻胶母版上置于干燥箱中进行固化处理，将固化完全的 PDMS从光刻胶母版剥离，获得具有条形阵列结构的PDMS软模板；