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[学位]

磁响应型光子晶体微胶囊的构建及其结构色调控

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Author:

蒋文凤 (蒋文凤.)

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学位论文库

Abstract:

电泳微胶囊显示技术解决了电泳粒子团聚和横向迁移的问题,具有突出的技术优势,在军事伪装、彩色显示、民用涂装等领域有着重要的应用前景。然而由于自身存在显色单一和响应速度慢等缺陷,使其在实现全彩色动态显示的过程中受到极大限制。而作者所在组制备的磁响应性胶体光子晶体是一类由磁性胶体粒子在外加磁场作用下在溶液中形成具有明显光子带隙特征的晶态胶体阵列,其晶态胶体阵列的结构参数可通过改变磁场强度进行单独或协同调控,可实现整个可见光区的彩色显示。具有精确定位调控,灵活多样等特性,有望成为一种新型彩色显示材料。但是,由于这种光子墨水对液体环境的依赖特性使其在实际应用中受到极大的限制。为此,本文通过将磁响应型光子晶体包封于微胶囊内,成功制备了结构色可动态调控的光子晶体微胶囊,对其结构、磁性及光学性质进行了深入研究。主要内容如下:
1.采用水热法制备了平均粒径约为200 nm的单分散超顺磁性Fe3O4胶体粒子,其饱和磁化强度可达73emu/g。所合成的胶体粒子能在水中稳定分散,且在外加磁场下,呈现出明亮的结构色;利用改进的Stöber法对其进行表面硅烷化处理,提高了胶体粒子在溶液中的稳定性,进一步改善了胶体溶液的结构色。通过进一步对硅烷化处理后Fe3O4胶体颗粒进行了疏水性改性,实现了其在四氯乙烯、正辛烷等有机溶剂中的稳定分散,并保持其在外加磁场下结构色可调的特性。
2.采用复凝聚法,以明胶/阿拉伯胶为囊壁,疏水性Fe3O4胶体溶液为囊芯,成功制备了平均直径约为150 µm的具有磁响应特性的光子晶体微胶囊。在外加磁场下,胶体粒子在微胶囊内对磁场响应并形成晶态胶体阵列,且随着磁场强度的改变,微胶囊结构色连续可调;此外由于微胶囊的特殊结构,使得Fe3O4胶体体系在较长时间下仍能保持其光子带隙的可调谐性。
3.采用微流控技术,将Fe3O4胶体溶液以微液滴的形式包封于ETPTA可光固化的透明胶体中,成功制备了平均粒径约为300 µm的磁响应型光子晶体微胶囊。相较于传统乳化方法,所形成的微胶囊尺寸均一,分散性良好,壳厚均匀,可自组装为有序结构,且核壳尺寸大小可调,有望成为一种更理想的动态可调谐光子晶体微胶囊。
此类可动态调控全彩色显示的光子晶体微胶囊在民用涂装、打印、柔性彩色显示等领域具有巨大的应用前景。

Keyword:

磁响应 光学性质 胶体光子晶体 结构色 微胶囊

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  • [ 1 ] 西安交通大学理学院

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Basic Info :

Degree: 硕士

Mentor: 卢学刚

Year: 2018

Language: Other

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