[发明专利]一种反蛋白石结构温度感应材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种反蛋白石结构温度感应材料及其制备方法。利用反蛋白石光子晶体的多孔微结构，将温度感应物质选择性填充在反蛋白石的多孔微结构中，并将其封装，继而得到温度感应材料。根据填充的温度感应物质不同，在不同温度下温度感应材料显示不同颜色。本发明制备的反蛋白石温度感应材料具有高柔性、高敏感度，制备工艺简单，可控性强，易于工业化生产。

技术领域：

本发明涉及一种反蛋白石结构温度感应材料及其制备方法，属于反蛋白石结构光子晶体材料及温敏材料领域。

背景技术：

光子晶体是不同介电常数的材料在空间中周期性排列的结构。利用光子晶体折光指数的周期性变化，可以调控一定波长光的禁阻，即光子带隙。在光子晶体的三维有序自组装的蛋白石结构空隙中填充另一种材料，然后利用化学蚀刻或煅烧来去除原光子晶体模板，即得到反蛋白石。

多孔材料由于具有纳米级孔道结构，其比表面积高，孔径均一可调并且维度有序，在生物催化、功能高分子复合物的组装、化学传感、吸附分离和微器件等领域有着重要的应用前景。反蛋白石结构光子晶体作为一种超高比表面积材料，有广泛的用途，作为催化剂及其载体、生物传感器等用途不断被开发出来。专利CN101870866A将二氧化硅反蛋白石光子晶体表面修饰上荧光素FITC，成功制备对TNT蒸气识别作用的反蛋白石结构二氧化硅荧光薄膜，形成高选择性、高灵敏性、带有分子识别性能纳米结构探针。专利CN103257123A将重金属感应基团修饰到反蛋白石光子晶体表面，制备了一种具有多级结构的光子晶体薄膜重金属传感器，用于特定物质的分析检测可以大大提高检测的灵敏度、选择性和适用范围。专利CN102193213B将水凝胶作为反蛋白石光子晶体骨架，在孔穴中填充隐形眼镜标准热固液，获得炫彩色隐形眼镜。相对于其他彩色隐形眼镜而言，炫彩色隐形眼镜更加美观大方，而且生物相容性好，具有很好的实用性。多种材料被用于修饰反蛋白石光子晶体，使反蛋白石光子晶体表现出多种性质。但在以往的反蛋白石结构应用中，还未见到填充温度敏感物质作为温度感应材料的报道。传统的温度计采用水银和玻璃所制，容易损坏，造成水银挥发和泄露，对人体和环境造成危害；温度计形态固定，不能弯折，无法满足复杂条件下，温度测量。由于薄膜液晶温度计为流体形态，容易泄露，造成损失。为了解决在复杂环境下的温度感应材料缺失，利用反蛋白石结构多孔特性，将温度敏感物质封装在其中，得到了一种反蛋白石结构温度感应材料。

发明内容：

本发明涉及一种反蛋白石结构温度感应材料及其制备方法，利用反蛋白石光子晶体的多孔微结构，将温度感应物质选择性填充在反蛋白石的多孔微结构中，并将其封装，继而得到温度感应材料。

本发明提供的一种反蛋白石结构温度感应材料：将二氧化硅微球垂直沉降组装成二氧化硅光子晶体嵌入聚合物薄膜，将嵌入二氧化硅光子晶体的聚合物薄膜选择性蚀刻形成反蛋白石区域，在蚀刻后形成的反蛋白石区域填充温度感应物质，经封装，形成反蛋白石结构温度感应材料。

所述的温度感应物质为胆甾相液晶；选自以下液晶中的一种或它们的混合物：胆甾醇油烯基碳酸酯、胆甾醇壬酸酯、胆甾醇苯甲酸酯、氯化胆固醇、胆甾烯基碳酸酯或胆甾烯基对壬基苯基碳酸酯。

本发明提供的一种反蛋白石结构温度感应材料的制备方法，具体步骤和条件为：

(1)二氧化硅微球的制备

采用优化的Stober法，将乙醇与质量浓度25％的氨水按照体积比45:1-3:1混合，取100质量份，在搅拌及恒定温度(25–50℃)下，滴加3-30质量份原硅酸四乙酯。经过6-48小时反应，将产物洗涤、干燥，得到粒径均一的二氧化硅微球，待用。

(2)二氧化硅光子晶体的组装

将步骤(1)得到的二氧化硅微球配置成质量浓度0.1-5％的乙醇分散液，优选质量浓度1-3％，将表面亲水化的玻璃基板放入分散液中，在恒温恒湿条件下，静置24-96小时，在基板表面(双面)得到二氧化硅光子晶体。