[发明专利]一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料及制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料，其特征在于：材料由石墨烯纳米片、磁性纳米粒子和液体介质组成，其中，磁性纳米粒子经液相沉积法沉积于石墨烯表面，石墨烯纳米片与磁性纳米粒子的质量比控制在0.5:1～3：1之间；将上述磁性粒子沉积后的石墨烯纳米片分散于液体介质中形成浓度为10wt％～15wt％的悬浊液。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料，其特征在于，所述石墨烯纳米片,是市售石墨烯纳米片，或者是市售氧化石墨烯纳米片，纳米片形状为任意多边形，纳米片厚度不大于20nm，纳米片的大小为5μm～20μm，使用前先在去离子水中经超声分散处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料，其特征在于，所述磁性纳米粒子是Fe₃O₄、NiFe₂O₄、CoFe₂O₄、ZnFe₂O₄、MgFe₂O₄中的一种，粒子采用化学共沉淀法获得，粒子形状为球形，粒径5nm～20nm，饱和磁化强度不低于40emu/g。

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料，其特征在于，所述液体介质为水、乙二醇EG、碳酸丙烯脂PC、聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA中的任一种，当液体介质为水时，需要在其中加入0.2～1.0vol％的聚乙烯醇PVA以适当增加液体的粘度。

5.采用如权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料的制备方法，其特征在于：采用液相沉积法将磁性纳米粒子沉积于石墨烯纳米片的表面，并将沉积后的石墨烯纳米片按照10wt％～15wt％的浓度均匀分散于液体介质中，然后将形成的分散液封装于两平行玻璃板所形成的间隙间，得到最终的可磁场调控的智能窗材料，具体包括以下步骤：

A)按照Fe³⁺/Fe²⁺或Ni²⁺，Co²⁺，Zn²⁺，Mg²⁺摩尔比为2:1的比例称取0.8～2.0g的FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O或NiCl₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、ZnCl₂、Mg Cl₂·6H₂O结晶水合物溶于50ml的去离子水中，超声20～30分钟；

B)在上述溶液中加入0.1～0.2g纳米石墨烯片，继续进行超声搅拌大约10～20分钟直至石墨烯纳米片分散均匀；

C)将上述溶液转移到200ml圆底三颈烧瓶中，持续机械搅拌200～400r/min的同时，将浓度为20～28wt％的氨水缓慢滴入瓶中，调节溶液的pH值并使之保持在7～9范围内；

D)持续反应20～40分钟后停止搅拌，将溶液中的反应产物磁分离，并反复洗涤除去表层杂质，40～50℃下干燥4～6小时得到最终产物；

E)将步骤D所得到的产物在超声波辅助作用下重新分散于液体介质中，形成浓度为10wt％～15wt％的悬浊液体；

F)将上述悬浊液封装于两平行玻璃板之间，形成磁响应智能窗材料；

G)将封装后形成的智能窗材料置于磁场中，通过磁场的施加与去除改变材料的透光率，实现透明-不透明状态的可逆切换。

6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料制备方法，其特征在于，液体封装所用的玻璃板为石英玻璃、硅酸盐玻璃、有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)中的一种，透光率不低于95％，玻璃间隙为200μm～2mm，玻璃密封采用硅酮玻璃胶。

7.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯纳米片的磁响应智能光学材料制备方法，其特征在于，磁场调控时所用磁场强度为100～1000高斯，磁场通过平板NdFeB磁铁产生，或由通电螺线管产生。