[发明专利]一种双光学性质智能材料及其制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种双光学性质智能材料及其制备方法以及应用，本发明受静电势的最小化所驱动，这些磁性纳米颗粒组装成晶体胶体阵列(CCAs)，纳米材料悬浮液使磁响应液晶和光子晶体的结合在一个系统中，表现出各向异性的光学性质，光子能带和双折射的性质取决于纳米颗粒的取向。动态调节纳米棒CCAs的光学特性是通过应用外部磁场来控制纳米棒的取向。结果表明，本发明提供的双光学性质智能材料可以用低至50高斯的磁场调控其光学性质。本发明提供的双光学性质智能材料可用一种刺激调节其双重光学性质的特性将打开智能光学材料在不同领域的新应用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种双光学性质智能材料及其制备方法以及应用。

背景技术

由外部刺激引发的光学特性的动态调制一直是备受关注的的一个主题。期待实时操纵光学信号刺激了智能光学材料的发展，并有望广泛应用在显示、生物和化学传感器、光学开关、智能窗户和军事伪装等方面。一个特别成功的例子是基于调光效果的电响应液晶的液晶显示器。通过改变施加的电场强度，透过液晶的光的强度可以被动态调节以显示图像，而且转换速度非常快。响应型光子晶体代表另一种类型的智能光学材料、衍射波长和强度可以通过外部刺激控制。例如，Yin等人开发了一系列的磁响应性光子晶体(MRPCs)，具有快速、可逆磁光效应。磁场调控的等离子共振性质也被报道通过整体旋转悬浮液中的金纳米棒。最近，Kornyshev等人发展了一个电场调控的纳米等离子共振平台，可以调节样品在镜子和透明状态之间切换。尽管有这些进展，大多数系统只允许用同一种刺激调节单一光学性质。开发新类型的智能光学材料，且单一刺激可用来快速、可控的方式来独立调节不同的光学特性，这一领域尚处于起步阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种双光学性质智能材料及其制备方法以及应用，本发明提供的双光学性质智能材料能够用磁场快速可控的调节双重光学性质。

本发明提供了一种双光学性质智能材料，其特征在于，包括磁性物质和溶剂，所述磁性物质为磁性纳米颗粒和包覆于所述磁性纳米颗粒表面的二氧化硅层，所述磁性纳米颗粒为非球形的Fe₃O₄纳米颗粒。

优选的，所述磁性纳米颗粒为棒状、椭球形、片状。

优选的，所述溶剂选自水或水与乙醇的混合溶液，所述磁性物质的质量浓度为10％～24％。

优选的，所述二氧化硅层的厚度为15～80nm。

本发明还提供了一种上述双光学性质智能材料的制备方法，包括以下步骤：

A)在催化剂存在的条件下，向经过修饰的含铁的纳米颗粒的分散液中滴加原硅酸四乙酯，进行反应，所述含铁的纳米颗粒为非球形；

B)将步骤B)得到的反应产物在还原气氛下进行煅烧，得到磁性物质；

C)将所述磁性物质分散于溶剂中，得到双光学性质智能材料。

优选的，所述催化剂选自氨水。

优选的，经过修饰的含铁的纳米颗粒中，所述修饰的修饰剂选自PAA或PVP，所述含铁的纳米颗粒选自α-Fe₂O₃纳米颗粒或FeOOH纳米颗粒。

优选的，步骤B)中，所述还原气氛选自氢气，当所述含铁的纳米颗粒为FeOOH时，所述煅烧温度为350℃，当所述含铁的纳米颗粒为α-Fe₂O₃时，所述煅烧温度为400℃。

本发明还提供了一种上述双光学性质智能材料在用于制备防伪材料和显示材料中的应用。

优选的，采用磁场控制所述智能材料的双光学性质，所述磁场的强度为50～2000高斯。