光子禁带大范围可调节的聚合物光子晶体的制备方法

摘要

本发明属于高分子材料领域，涉及一种光子禁带在紫外-可见-近红外大范围可调节的聚合物光子晶体的制备方法。该方法首先合成一种尺寸单分散的聚合物水凝胶聚合物微球，通过离心沉积等方式获得聚合物光子晶体；通过调节不同注入水含量使聚合物光子晶体的微球三维有序结构发生可控的体积膨胀，进而使其有序结构的晶格周期可调性变大，衍射光谱峰位发生红移，获得了紫外-可见-近红外大范围光区的光子带隙的聚合物光子晶体，可用于制备灵敏光路转换的器件。这种具有根据外界环境刺激快速响应并可获得同步信号转换的材料开拓了高分子响应性材料体系，在传感器元件，光信息存储及调控，生物监测等方面具有重要的应用价值。

主权项

一种具有光子禁带在紫外‑可见‑近红外大范围可调节的聚合物光子晶体的制备方法，其步骤如下：(1)通过乳液聚合方式，将2～5mL聚合物单体1、2～5mL聚合物单体2、0～0.80g乳化剂及150～300mL去离子水共同盛入反应容器中，在水浴及室温条件下搅拌并通氮气30～50分钟，使体系内胶束分布均匀；然后升温至70～90℃，加入0.05g～0.60g引发剂反应8～12小时，获得尺寸单分散的水凝胶聚合物微球；反应产物用去离子水离心洗涤，从而得到粒径在50nm～1000nm、尺寸单分散的水凝胶聚合物微球；(2)将步骤(1)得到的尺寸单分散的水凝胶聚合物微球组装成三维六方紧密堆积结构的聚合物光子晶体；(3)将聚合物光子晶体置于石英池中，逐渐将水注入到聚合物光子晶体中，水凝胶聚合物微球随着水含量的增加而发生明显的体积溶胀，进而将晶格周期拉大，从而实现了反射光谱中衍射峰位的逐渐红移，即制备得到具有光子禁带在紫外‑可见‑近红外大范围可调节的聚合物光子晶体；上述方法中，聚合单体1是N，N二甲基丙烯酰胺、N异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯；聚合物单体2是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、氯乙烯、丙烯酸叔丁酯、二乙烯基苯或α‑甲基苯乙烯；乳化剂是烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠、十六烷基磺酸钠、歧化松香酸钠、硬脂酸钠、烷基烯丙基聚氧乙烯硫酸钠、烷基聚氧乙烯硫酸钠、二烷基‑2‑磺基琥珀酸钠或烷基萘磺酸钠；引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。