[发明专利]一种基于玻璃晶体对压力响应实现压力传感的方法及其应用

权利要求书

1.一种基于玻璃晶体对压力响应实现压力传感的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)对晶体材料样品进行升温，升至超过相变温度点，使其处于高温塑晶相状态；

(2)对高温塑晶相状态的样品进行快冷淬火，使其温度低于相变温度，以获得玻璃晶体或过冷塑晶；无论是过冷塑晶还是玻璃晶体，外观呈显透明状，对可见光的透光率极高，电导率也极大；

(3)施加外加压力作用到玻璃晶体(或过冷塑晶)时，其会发生相变至晶体，而晶体的外观呈不透明白色状，透光率低，电导率小，因此根据其光学和/或电学性质的变化，可实现对压力作用的响应和反馈，实现对压力传感的目的。

2.根据权利要求1所述的基于玻璃晶体对压力响应实现压力传感的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述晶体材料样品为2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(CH₃)C(CH₂)(CH₂OH)₂(AMP)、间碳硼烷C₂B₁₀H₁₂、1-氰基金刚烷C₁₁H₁₅N(CAN)、金刚烷酮C₁₀H₁₄O(AON)和五氯硝基苯C₆C_l5NO₂(PCNB)中的一种或多种；该晶体材料样品经步骤(1)处理后能够处于塑晶相状态。

3.根据权利要求2所述的基于玻璃晶体对压力响应实现压力传感的方法，其特征在于：当步骤(1)晶体材料样品选择为2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMP)时，经步骤(1)-(2)处理后，其在室温时为过冷塑晶态，颜色为透明状，此状态下对波长范围200nm-800nm光的透射率达95％以上；此状态可长期稳定保存于室温条件下长达半年以上。

4.根据权利要求3所述的基于玻璃晶体对压力响应实现压力传感的方法，其特征在于：步骤(3)中，当对过冷塑晶态的2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMP)进行针刺，其会迅速发生过冷塑晶相到有序晶体的转变；此时，有序晶体的颜色呈现白色不透明，对波长范围200nm-800nm光的透射率降至10％以下。

5.根据权利要求1所述的基于玻璃晶体对压力响应实现压力传感的方法，其特征在于：步骤(3)中，施加压力的方式为施加等静压或针刺加压。

6.根据权利要求1所述方法在安防报警技术中的应用，其特征在于：将所述晶体材料样品经步骤(1)-(2)处理后得到过冷塑晶或玻璃晶体，将其制备于被保护物品的外壳表面，过冷塑晶相的状态透明，并不影响外界对被保护物品的观察；一旦有物品碰撞其外壳表面，压力会诱导表面的过冷塑晶向有序晶体转变，同时会伴随着颜色、透明度和/或电导率等信号的巨大改变，从而实现对压力响应，并通过连接报警系统实现传感报警的作用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述被保护物品为博物馆中文物展览柜中的文物，或者是商场中珠宝展柜中的珠宝首饰等物品。

8.根据权利要求1所述方法在变色玻璃中的应用，其特征在于：将所述晶体材料样品填充于双层玻璃的间隙中，通过集成于玻璃周边的温控装置，对晶体材料样品按步骤(1)-(2)进行加热并快速降温，从而获取过冷塑晶相，此时由于过冷塑晶的颜色透明，透光率高(接近100％)，使得双层玻璃依旧保持透明状；当通过外力敲击玻璃，使得过冷塑晶受压力诱导转变为有序晶体相后，同时伴随颜色变成白色不透明状，实现了变色且不透光的目的；同时可利用温控装置的升降温过程以及施加敲击压力，可实现双层玻璃在透明与不透明的白色之间重复转换。