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bt365app_官网下载朱锦涛、张连斌团队在光子晶体弹性体材料领域取得进展
发布时间:2018/12/25 09:38:33    作者:   来源:    点击率:

光子晶体是指通过不同介电材料的周期性排列产生的光子带隙结构,其具有调节光传播的功能。当可见光通过光子晶体时,特定频率的光被光子带隙调制,使得部分可见光不能被材料直接反射,从而使光子晶体产生特定的结构色。结构颜色广泛存在于自然界中。例如,蛋白石,孔雀羽毛,蝴蝶或甲虫翅膀具有周期性的光子晶体结构,其呈现鲜明的结构色彩。

光子晶体可与聚合物弹性体结合,以获得光子晶体弹性体,可用于可视化机械传感器等领域。然而,如何在避免由不同观察角度引起的颜色不一致的同时提高光子晶体弹性体材料的性能仍然是该领域的主要挑战。针对上述问题,bt365官网化学化工学院朱金涛,张连斌设计制造了一种基于金属超分子聚合物的自愈合光子晶体弹性体材料,具有自愈能力。并且没有角度依赖的结构颜色,并且克服了光子晶体材料。不同视角下的机械损伤和颜色不一致的局限性。相关结果最近发表在《先进材料

》(Advanced Materials)(文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201805496)。论文的作者是朱金涛教授和张连斌教授。该论文的第一作者是博士后谭海英。

作者使用由聚二甲基硅氧烷和稀土金属离子形成的超分子聚合物作为基质材料,并将其与单分散二氧化硅纳米粒子结合,通过喷雾或快速溶剂蒸发诱导二氧化硅纳米粒子。超分子聚合物中的自组装形成具有短程有序结构的光子晶体材料,其具有明亮的结构颜色。改变纳米颗粒的尺寸或聚合物中纳米颗粒的量调节其结构颜色。该材料还具有角度依赖的结构颜色,即其颜色不会从不同的角度改变(如图1所示)。更重要的是,光子晶体弹性体也具有类似于变色龙皮肤的变色特性,其结构颜色可以在外力如拉伸或压缩下改变(图2)。释放外力后,可以恢复材料。因此,先前的结构颜色可用于可视化应力感测的场。同时,超分子聚合物的动态配位键赋予光子晶体弹性体材料自愈性能,可以实现表面修复和裂缝的自发修复(图3)。材料的机械性能在自愈后恢复。光子晶体弹性体材料的性能得到保证。该研究不仅提供了一种新的光学材料构造方法,而且为光子晶体在光学涂层,智能磨损,防伪材料和视觉传感中的应用提供了新的思路。

上述研究工作得到了国家杰出青年科学基金(51525302)和bt365官网学术前沿青年团队项目的支持。

1基于超分子聚合物的光子晶体弹性体及其与角度无关的结构色。

2. 光子晶体弹性体的机械性能和应力响应变色能力。

3. 光子晶体弹性体的自愈性。


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