[发明专利]一种氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料及其制备方法与应用。本发明先将单取代烷基胺与无水三氯化铝加入到苯类溶剂中，充分分散混合均匀，在130～190℃下回流热解；然后经冷却至室温、硅胶柱分离、真空干燥得到氮铝共掺杂的疏水碳点。然后将聚甲基丙烯酸甲酯溶于二氯甲烷中，加入氮铝共掺杂的疏水碳点的二氯甲烷分散液，充分分散混合均匀得到混合液，然后成膜得到氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料；本发明激光防护材料制备方法简单，动态光限幅阈值低，非线性光学性能好，激光防护效果好。

技术领域

本发明涉及一种氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料及其制备方法与应用，属于新材料领域。

背景技术

随着激光技术在科研、生活以及工业等领域的应用场景不断拓宽，激光潜在的危险性逐渐为人们所认识。由于激光本身具有单向性好、能量高的特征，在短时间内即可对人眼以及光学敏感器件造成损伤，使用高能激光器不当造成人员受伤的情况也频有出现。鉴于激光在国防、民用、科研等方面所带来的威胁，研究新型激光防护材料能够为高强激光暴露风险下的工作人员、科研人员和昂贵光学仪器中的光学敏感元件提供安全防护，保障人员的安全性和仪器的耐用性，对于强激光器的应用具有重要的意义。以带通的滤光器件为主要部件的激光防护系统是目前市面上的主要防护部件，但是这种防护手段对不同的入射激光的光强不具有针对性，导致在弱光条件下，光学器件不能及时摄取保护波段的有效信号。为了解决这一弊端，出现了非线性激光防护，对高光强的光有较强的防护效果，而对低光强的光有较高的透射率。非线性光限幅将是未来光学对抗研究中的主流趋势。

现如今，很多碳材料已经表现出显著的非线性光学性质，比如富勒烯、碳纳米管、石墨烯等表现出强的非线性光学限幅效应。碳点是尺寸小于10纳米的碳纳米材料，已经在生物成像、检测、光催化等领域得到了应用。然而利用碳点在脉冲激光下的非线性光学性质进而制备非线性激光防护材料的研究较少，同时这些研究主要集中在溶液区，不利于器件的加工处理要求和器件的工作要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料及其制备方法与应用。本发明激光防护材料制备方法简单，动态光限幅阈值低，激光防护效果好。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料,所述的激光防护材料为聚甲基丙烯酸甲酯中掺杂碳点的薄膜，所述的碳点为氮铝共掺杂的疏水碳点。

根据本发明优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为300000-400000，优选为350000。

根据本发明优选的，所述薄膜的厚度为7.20～11.0微米；碳点的粒径为1-10纳米，优选为4-5纳米。

根据本发明优选的，所述薄膜中碳点的掺杂量为0.8％-4.5％，优选为2-3％。所述掺杂量为碳点的质量占薄膜总质量的百分比。

本发明还提供一种氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料的制备方法，包括步骤：

将聚甲基丙烯酸甲酯溶于二氯甲烷中，加入氮铝共掺杂的疏水碳点的二氯甲烷分散液，充分分散混合均匀得到混合液，然后成膜得到氮铝共掺杂碳点薄膜激光防护材料；

所述氮铝共掺杂的疏水碳点的制备包括步骤：将单取代烷基胺与无水三氯化铝加入到苯类溶剂中，充分分散混合均匀，在130～190℃下回流热解；然后经冷却至室温、硅胶柱分离、真空干燥得到氮铝共掺杂的疏水碳点。

根据本发明优选的，所述单取代烷基胺为己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二胺、十四胺、十六胺或十八胺中的一种，优选为十二胺。

根据本发明优选的，所述单取代烷基胺与无水三氯化铝的质量比为0.5:1～6:1，优选为1.5:1。