[发明专利]一种近红外可调谐的光响应反射器件及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种近红外可调谐的光响应反射器件及其制备方法和应用，该近红外可调谐的光响应反射器件包括相对设置的第一透光导电基板和第二透光导电基板，第一透光导电基板和第二透光导电基板相对的表面上均设有平行取向层，第一透光导电基板与第二透光导电基板之间封装形成调节区，调节区内填充有液晶混合物，液晶混合物包括正性液晶、手性掺杂剂和聚多巴胺包覆的金纳米棒。该近红外可调谐的光响应反射器件可有效地利用太阳能近红外部分的能量实现近红外波段光可调谐反射，无需额外的热源和电源组件，节约能源、环境友好。

技术领域

本发明涉及反射器件技术领域，尤其是涉及一种近红外可调谐的光响应反射器件及其制备方法和应用。

背景技术

进入21世纪以来，大多数研究致力于开发节能环保、环境友好的材料研究，而为了能够充分利用太阳光的能量，许多研究将目光放在了近红外部分。一直以来，由于近红外光环境友好，拥有杰出的穿透能力以及不可见特性，在生物医学和航空航天等有广泛的应用。

为了实现阳光透射和反射的目的，一般是在玻璃表面镀一层或多层如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，对可见光有适当的透射率，对近红外线有较高的反射率，然而镀膜玻璃在成型后，其光学性能并不能改变，无法满足人们的需求。因此，需要开发一种动态调控的红外反射器件以便更好地满足人们的需求。目前，有研究者提出了一些电响应近红外发射器件和温度响应近红外反射器件，但其中电响应近红外反射器件需配合电源组件使用，而温度响应近红外反射器件需配合额外的热源使用，不利于节约能源。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种近红外可调谐的光响应反射器件及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提出了一种近红外可调谐的光响应反射器件，包括：相对设置的第一透光导电基板和第二透光导电基板，所述第一透光导电基板和所述第二透光导电基板相对的表面上均设有平行取向层，所述第一透光导电基板与所述第二透光导电基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括正性液晶、手性掺杂剂和聚多巴胺包覆的金纳米棒。

根据本发明实施例的近红外可调谐的光响应反射器件，至少具有以下有益效果：该近红外可调谐的光响应反射器件中通过在调节区内填充包括正性液晶、手性掺杂剂和聚多巴胺包覆的金纳米棒的液晶混合物，其中，液晶混合物中的正性液晶在手性掺杂剂的作用下排列成胆甾相螺旋结构，该胆甾相螺旋结构可反射光；而聚多巴胺包覆修饰的金纳米棒能够很好地分散在液晶混合物中，吸收近红外部分的红外光，并经能量转换将光能转变为热量而释放，从而使反射器件的温度升高，进而液晶混合物中胆甾相螺旋结构的螺距发生变化，使反射器件显示出不同的颜色，从而可有效地利用太阳能近红外部分的能量，相比于传统的温度响应反射器件和电响应反射器件，无需额外的热源和电源组件即可实现近红外波段光可调谐反射，节约能源、环境友好，在智能窗设计、玻璃幕墙和防伪标签等领域具有较好的应用前景。

在本发明的一些实施方式中，所述聚多巴胺包覆的金纳米棒在所述液晶混合物中的含量为1～10mL/g。

在本发明的一些实施方式中，所述聚多巴胺包覆的金纳米棒的吸收峰位于760～1400nm的近红外波段。聚多巴胺包覆的金纳米棒的尺寸为纳米级别，可从几十到上百纳米不等，其能够较好地分散在液晶混合物体系中而不发生团聚。

在本发明的一些实施方式中，所述聚多巴胺包覆的金纳米棒由包括以下步骤的合成方法制得：制备金纳米棒；而后采用硫醇对所述金纳米棒进行表面修饰，制得硫醇修饰的金纳米棒；再将所述硫醇修饰的金纳米棒加入多巴胺溶液中，制得聚多巴胺包覆的金纳米棒。其中，金纳米棒的制备可采用种子生长法；硫醇可采用巯基修饰的聚乙二醇、正十一巯基烷酸、3-巯基丙酸、正十二硫醇、辛硫醇中的至少一种。通过采用硫醇对金纳米棒进行表面修饰，可减少甚至避免金纳米棒发生团聚；多巴胺溶液具体可采用多巴胺-Tris缓冲液。