[发明专利]基于聚合物粒子的本征柔性光探测材料及其制法与应用

说明书

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种基于聚合物粒子的本征柔性光探测材料及其制法与应用。该本征柔性光探测材料包括：柔性基体以及分散在所述柔性基体中的聚合物粒子和导电材料；所述柔性基体的材料包括柔性高分子材料；所述聚合物粒子具有规则的形态，且含有光响应基团，在特定波长的光照射下发生可逆形变。该本征柔性光探测材料可以运用多种加工成型方式，制备成不同形状、大小的光探测器，并具备可弯曲、可折叠、可拉伸的本征柔性，并能够实现大面积的探测和传感。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种基于聚合物粒子的本征柔性光探测材料及其制法与应用。

背景技术

聚合物粒子是一种处于介观尺度的聚合物材料，通过改变其结构单元、制备方法等可以形成多种形貌，如球状、棒状、管状、线状、囊泡等。而引入特定的官能团则可以使聚合物粒子具有独特的响应性，如引入偶氮苯基团将使聚合物粒子具有光响应特性。由于聚合物粒子有小尺寸、高比表面、可调节结构以及多功能化的特点，近年来已经受到了研究者们的广泛关注，并在成像技术、生物医药、环境治理等领域有了一定的研究和应用。

光探测材料是将探测到的光信号转化为电信号的介质，通过构建光探测器检测电信号的特征及变化来得到原本搭载在光信号中的各类信息。随着科技与社会的发展，光探测材料已经广泛应用于传感、通讯、成像、环境监测、军事追踪、医学检测等领域。传统的光探测敏感一般使用的是无机材料，如Si、InGaAs、ZnO、MoS₂等，该类材料大多呈现脆性，难以实现大面积柔性器件的制备，并不适于可穿戴检测设备及更多生产生活领域的应用需求，且受限于制备技术，尺寸较小，质量较大，制造成本高，制备工艺复杂，光电性质不易调控。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚合物粒子的本征柔性光探测材料及其制法与应用。

具体来说，本发明提供了如下的技术方案：

一种基于聚合物粒子的本征柔性光探测材料，包括：

柔性基体以及分散在所述柔性基体中的聚合物粒子和导电材料；

所述柔性基体的材料包括柔性高分子材料；

所述聚合物粒子具有规则的形态，且含有光响应基团，在特定波长的光照射下发生可逆形变。

本发明所述本征柔性光探测材料，将作为光敏单元的聚合物以粒子形态与柔性基体复合，即可使其更容易均匀分散在柔性基体中，又不会对基体材料的性能产生过多影响。该聚合物粒子带有光响应基团，如在侧链上的偶氮苯基团，不同结构的偶氮苯基团或者偶氮苯基团在侧链上不同的位置，会使聚合物粒子对不同波长的光有特定吸收，只需设计光响应基团的结构位置等，便可制备出对特定波长的光产生响应的光探测材料。该聚合物粒子可以具有球形、椭球形、蠕虫状等不同的形态，可以通过溶液自组装、聚合诱导自组装等多种组装方式获得。该聚合物粒子可以在光照下发生可逆形变，如先膨胀变大，之后再收缩回复。将这种具有规则形态的聚合物粒子与导电介质相结合分散在柔性基体中，光照引起聚合物粒子形态变化，带动导电介质的移动，从而引起整个复合材料导电性能的变化，由此完成光信号到电信号的转化，实现光探测的目的，同时输入的光信号强度与输出的电信号大小之间有良好的线性关系。

本发明所用的“规则的形态”是指聚合物粒子的特征，包括它们的尺寸、形状和结构，在同一批次的不同颗粒中被明确定义和共有。它包括小纵横比构造，例如均匀的球形、椭球形或立方体，以及高纵横比构造，例如均匀的棒或线。

作为优选，所述聚合物粒子的形态结构为球形、椭球形、平行六面体形、棒状或蠕虫状。

进一步优选的，所述聚合物粒子的形态结构为球形，所述球形的直径为10～10000nm；

或，所述聚合物粒子的形态结构为椭球形，所述椭球形的赤道半径为10～10000nm，极半径为5～10000nm；