[发明专利]一种复合纳米粒子的应用及利用其制备的光子晶体

说明书

一种复合纳米粒子的应用及利用其制备的光子晶体，复合纳米粒子（Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;/SiOsubgt;2/subgt;‑HNPs）具有Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;纳米粒子内核体、SiOsubgt;2/subgt;包覆层和甲基丙烯酸己酯与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚外壳层结构，应用于力致影响型光子晶体领域，规则均匀排列成三维周期性结构，构成Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;‑H光子晶体，复合纳米粒子内核体提供结构强度，包覆层实现性能和结构过渡，改性和聚合反应形成与包覆层化学键结合的外壳层，耐压性能明显提升，核层壳间形成性能连续变化梯度，减小应力集中，提高弹性变形均匀性并可迅速恢复，工作寿命大幅增长，内核体与包覆层及聚合物之间折光指数差异很大，光子禁带带隙范围增宽，压力致禁带移动范围增大，压力敏感程度明显增强。

技术领域

本发明涉及一种纳米粒子的应用及光子晶体，尤其涉及一种复合纳米粒子（Fe₂O₃/SiO₂-HNPs）的应用及利用其制备的Fe₂O₃@SiO₂-H光子晶体。

背景技术

光子晶体是由折光指数不同的材料在空间周期性排列组成的一种新型结构材料，由于周期排列结构中存在光子带隙并具有光子禁带，所以当诸如液/气体、温度、离子、电场、磁场、力和光等环境因素发生变化时，光子晶体会呈现出独特的光学特性，目前，这种刺激响应型光子晶体的研究大都选用聚合物作为基本材料，基于聚合物质量轻、易于成膜、结构和性能可设计性强的特点，可通过改变折光指数和晶格周期来调控光子带隙及其光子禁带，进而调控光子晶体对外部刺激的响应规律。其中，对力致影响型聚合物光子晶体的研究表明：具有弹性的聚合物光子晶体在外部机械力作用下可发生明显的弹性变形，其内部晶格周期也随之发生相应改变，从而导致光子禁带位置产生移动，某些光子晶体还可表现出响应敏感、快速、过程可逆的优势，引起了人们更加广泛的关注。但是，由于聚合物本身强度相对较低、抗疲劳性能不足，当聚合物光子晶体受力过大时，易导致聚合物破坏损伤而无法复原，而当长时间反复受力作用时，又易产生疲劳损坏造成可逆时间过长或者无法完全回复的现象，导致光子带隙的可调范围降低，更主要的是聚合物本身的光学特性中还存在折光指数范围较窄和光子禁带可移动范围较小，其中，折光指数范围一般为1.36～1.44，光子禁带移动范围最高仅为80纳米，这些性能的缺陷制约了聚合物在力致影响型光子晶体领域的研究与应用。因此，有必要研究开发聚合物复合结构的光子晶体，发挥聚合物性能优势，增大光子带隙宽度、扩大禁带移动范围，增强压力敏感性，缩短可逆恢复时间、提高抗疲劳性能，拓展聚合物在力致影响型光子晶体领域的应用。

发明内容

本发明的目的是：应用复合纳米粒子（Fe₂O₃/SiO₂-HNPs），提供一种具有压力敏感和可逆变特性的Fe₂O₃@SiO₂-H光子晶体。