纤维素纳米晶体手性向列材料研究进展

纤维素纳米晶体(CNC)是从天然纤维素中提取的纳米纤维素,是一种可再生、可生物降解,且具有生物相容性的功能纳米材料。胶体稳定的CNC颗粒具有在水中自组装成胆甾相液晶的倾向,这种液晶可以根据其周期性、结构和形貌进行改性,因此受到广泛关注;CNC液晶相通过蒸发诱导自组装(EISA)可以形成具有手性向列液晶相的虹彩薄膜,具有广阔的应用前景。本文综述了CNC的手性向列液晶行为、环境响应及其在电子、医疗、食品等行业的应用,并展望了CNC手性向列材料未来的研究方向和发展前景,以期为今后手性材料的研发与应用提供参考。

多层光干涉彩虹膜研究

研究了影响多层光干涉彩虹膜的彩虹效果、彩虹的色彩的均匀性和层间的粘合强度等因素。并通过树脂选择、树脂改性、不同折光指数的树脂的复配 ,成功地制备了LLDPE/PS、LLDPE +EAA/PS和PMMA/PBT

Ni^(2+)对6063铝合金Ti无铬钝化膜着色及其性能

以Ti的化合物为主要原料,Ni为着色剂,实现在常温下对6063铝合金的无铬化学钝化处理,3min内快速成膜,钝化膜为带淡绿的银灰色。通过铬酸盐耐腐蚀测试,钛-镍膜耐铬酸盐点滴腐蚀时间>120s;SEM表明钛-镍膜在铝表面分布均匀,膜厚在1～3μm之间;膜层主要含钛、镍和铝等元素;通过电化学分析,钛钝化膜及Ni2+着色钛膜腐蚀电流分别为2.120、3.658μA,比铝合金的腐蚀电流14.919μA降低,着色钛膜具有理想钝化效果;通过交流阻抗模拟,Ni着色Ti膜为C1/R1/(L2+R2)结构。

多层复合膜彩虹效果的研究

对多层复合薄膜产生的彩虹效果进行了研究 ,进行了材料的选择 ,研究了材料的流动性、薄膜的透明性及加工工艺条件等对多层复合膜彩虹效果的影响 ,结果表明 :两种树脂熔融速率越相近 ,所生产的多层复合膜的彩虹色彩越均匀 ;随着单膜透明性的增加 ,多层复合膜的彩虹效果更好 ;复合膜厚度增加 ,色彩变化明显 ;保护层的厚度占整个复合膜厚度的 2 0 %～ 40 %。

多层光干涉膜层结构的研究

采用三台挤出机共挤出两种或三种折光指数不同的树脂,制备成121-221层光干涉薄膜。该膜在可见光的波长范围内,根据膜的厚度不同可以发射出不同的颜色。用这种方法可以制备出多层光干涉彩虹膜。主要研究了多层光干涉薄膜的制备工艺、光干涉芯层的不同折光指数的原料配备,薄膜层间结构的设计、光干涉芯层层数对反射波长的影响。

宝石晕彩效应的成因机理综述

综合分析不同宝石晕彩成因机理的最新研究成果,结果表明:所有具有晕彩效应的宝石,其晕彩成因大多与其内部存在的周期性层状结构有关,且层状结构厚度也限定在一定的变化范围内,同时层状结构的形成途径及其厚度变化范围因宝石种属的不同而异。从光学原理上详细探讨了光的干涉和衍射的形成条件,对比了光在不同晕彩宝石内产生干涉或衍射的理论条件与其实际情况,分析了宝石晕彩效应产生的两种光学模型:薄膜干涉式晕彩不仅要求宝石内部结构层的厚度必须在一定的纳米范围内,而且要求结构层由两相组分出溶而成,即其化学成分、折射率和结构层厚度形成三位一体;而光栅式衍射晕彩则仅要求结构层排列规则、边缘狭窄,能使入射光的振幅或位相或两者同时产生周期性空间调制即可。

纤维素纳米晶/金纳米粒子复合虹彩薄膜的制备与表征

以滤纸为原料,采用浓硫酸水解法制备纤维素纳米晶(CNCs),以柠檬酸钠还原法制备金纳米粒子(GNPs),并将GNPs与CNCs以不同质量比共混制备CNCs/GNPs复合虹彩薄膜;并在CNCs/GNPs体系中添加果糖,研究了果糖对等离子吸收共振效应的影响。采用透射电镜、反射光谱、扫描电镜、偏光显微镜、红外光谱、X射线衍射、紫外-可见光谱和圆二色谱对复合薄膜进行分析,探讨了GNPs与CNCs以不同质量比复合时的结构与性能,以及果糖对体系的影响。研究结果表明:CNCs在成膜过程中发生了自组装,形成了左旋的手性层状液晶结构;复合薄膜具有明显的虹彩颜色,具有周期性层状结构和指纹织构,添加GNPs没有改变CNCs本身的官能团,但复合膜具有明显的等离子共振吸收峰并发生蓝移。添加果糖会使薄膜颜色产生红移现象的同时促进GNPs更加均匀地分散,从而增强GNPs的等离子共振吸收效应。GNPs和果糖的加入不会改变CNCs的晶型结构,对纤维素的结晶度也没有影响。

纤维素纳米晶体彩色膜制备进展

纤维素纳米晶体(CNC)是由天然高分子材料纤维素制备的一种新型材料。利用CNC胶体悬浮液的自组装性能形成的胆甾型液晶相,通过超声并添加相应电解质等方法,可以制成具有良好光学性能的CNC彩色膜。本文介绍了CNC的制备方法,CNC彩色膜的形成原理、制备方法及表征手段,在总结前人工作的基础上,分析了CNC彩色膜应用受到的限制,并提出了CNC彩色膜未来的发展方向。

彩虹色铬膜电沉积研究

本文对电沉积铬形成的彩虹色铬膜进行了XPS、UPS分析,并用电化学方法研究其形成过程,根据彩虹色铬膜的成分分布。该膜可分为表面层、中间层和与基底连接的交界层,对彩虹色铬膜的形成机理和显色原因也进行了探讨。

应用薄膜干涉模型进行蝴蝶彩色效果物理绘制

针对当前蝴蝶彩色效果绘制方法的真实感问题,提出一种应用薄膜干涉模型的真实感绘制方法.首先根据蝴蝶表面脊突结构构造多层薄膜模型;然后利用多层薄膜干涉原理模拟光在薄膜内部的多次反射、透射形成的混合散射特性,其中,菲涅尔公式被引入以解释反射或透射波的幅值变化,微表面散射因子被创造性地引入来模拟蝴蝶粗糙表面的各向异性特性;最后通过全波长光谱建模增强干涉效果,在此基础上还将该算法与光线追踪渲染框架相结合,构建了可应用于光线追踪器的波动双向散射分布函数干涉模型,以精确地模拟光的幅值和相位变动.实验结果表明,该模型能够有效地绘制出较为逼真的蝴蝶彩色效果.

用于湿度响应的手性向列纤维素纳米晶体/单糖复合虹彩薄膜的制备与性能

以滤纸为原料,采用浓硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),将果糖、葡萄糖和甘露糖分别与CNC以不同质量比共混,通过蒸发诱导自组装方法制备了CNC/单糖复合虹彩薄膜。紫外-可见反射光谱分析结果表明,复合薄膜具有明显的虹彩颜色,随着每种单糖含量的增加,薄膜的结构色发生了明显的红移。偏光显微镜和扫描电子显微镜表征结果表明,CNC在成膜过程中发生了自组装,复合虹彩薄膜保留了CNC原有的指纹织构和周期性层状结构。红外光谱和X射线衍射分析表明,添加单糖没有改变CNC本身的官能团,单糖与CNC通过物理作用相结合。单糖的加入也不会改变CNC的晶型结构,对纤维素结晶度的影响十分有限。加入单糖有助于提高薄膜的湿度响应性能,复合薄膜在相对湿度为37%和98%的环境之间表现出从绿色到红色的可逆结构色变化。

纤维素纳米晶体虹彩膜的制备

纤维素纳米晶体(CNC)可形成具有虹彩现象的膜材料,但低强度降低了其光学应用价值。本研究以漂白阔叶木溶解浆为原料,采用硫酸法制得棒状CNC;以一级棉浆为原料,采用TEMPO氧化配合高压均质化处理制得长丝状纤维素纳米纤丝(NFC)。然后共混CNC和NFC制得具有较高抗张强度的共混虹彩膜。研究结果表明,当NFC与CNC配比为1∶1~2∶1时,NFC-CNC共混虹彩膜的抗张强度达到最佳值;且NFC-CNC共混虹彩膜的热稳定性优于纯CNC膜和纯NFC膜。

影响Li_2O-PbO-ZnO系统釉料虹彩现象因素的研究

本文对添加V_2O_5和TiO_2的锂-铅-锌系统基础釉组成中PbO/ZnO=1.2—4.42,SiO_2/Al_2O_3=15—11.36的一系列生料虹彩釉所出现的虹彩现象进行了研究。探讨了不同温度下釉的析晶和虹彩现象的关系。研究表明:作为主晶相析出的金红石晶体(110)面和(220)面发达,金红石晶体沿一维方向整齐排列,平行于釉面;金红石晶体之间填充有少量由Si、Pb、Zn、Ti组成的玻璃体,V分布于整个玻璃相中,TiO_2小部分溶解在玻璃相内;金红石晶体明显富集于釉表面并形成薄膜,薄膜很薄(<1μm),对光线产生干涉现象,造成了虹彩效应。实验结果证实了V离子在构成虹彩薄膜的金红石晶体中不固溶。采用X射线衍射、扫描电镜、电子衍射及能谱分析等方法对虹彩薄膜中的晶体形貌及成分进行了测定。

利用德拜长度分析纤维素纳米晶体虹彩膜及其成膜研究

电解质在纤维素纳米晶体虹彩膜中起着关键作用,但却缺乏静电作用方面的探讨.为了探究加入氯化钠后纤维素纳米晶体表面静电距离的变化对虹彩膜成膜的影响,计算了不同氯化钠浓度下的德拜屏蔽长度,同时基于理论推导对氯化钠浓度进行选择.结果表明:添加氯化钠所造成的比德拜长度更长程的拉扯效应可能促进虹彩膜的形成;6,mmol/L和9,mmol/L氯化钠浓度的体系可以产生蓝色可见光的反射膜,因此德拜长度计算对于虹彩膜形成过程中氯化钠的添加有指导作用.此外,乙醇强化了体系的马兰哥尼流,最终促进了红色虹彩膜的形成.

纳米二氧化硅基虹彩膜的设计与表征

SiO_(2)因其优异的光学性能常被用于组装光子晶体,当前单分散二氧化硅光子晶体结构色的研究比较成熟,但宽粒径分布的SiO_(2)基光子晶体方面的报道较少.本研究采用改进的St9ber法制备出粒径呈正态分布的SiO_(2)(450~650 nm),通过共混浇注自组装法,在SiO_(2)微球间隙引入具有柔性大分子链的聚乙烯醇(PVA),在微球表面引入具有强极性基团的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),分别增强薄膜的柔韧性和微球组装的有序性.研究发现,0.3%SiO_(2)水分散液与8%PVA水溶液以溶液质量比为2∶1混合时,薄膜完整性和微球自组装有序性最佳.当PVP用量为1.75%时,薄膜的虹彩效果最佳.本研究所制备的光变薄膜表面平整、力学性能较好,大小微球非紧密交替排列,形成不同的光子禁带,在点光源激发下呈高饱和度虹彩色,在自然光下无结构色,透明度高,拓宽了其在光学防伪、光学加密和装饰等领域的应用潜力.

氨基改性纤维素纳米晶体的自组装行为研究

采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),然后用环氧氯丙烷、氨水依次对其表面改性得到氨基改性的CNC (CNC-NH2),进一步采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备CNC-NH2薄膜.通过偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和流变测试对CNC-NH2悬浮液和薄膜的自组装行为进行研究.结果表明,CNC-NH2为棒状粒子,氨基的引入提高了其热稳定性.随着CNC-NH2悬浮液浓度增大,手性向列型液晶相逐渐形成,且干燥成膜后仍然能保持织态结构.流变测试表明,CNCNH2悬浮液显示独特的流变行为,可以观察到明显的相转变浓度和相转变温度.此外,考察了超声时间对CNC-NH2悬浮液成膜的影响.随着超声时间的延长,CNC-NH2膜由无色透明向虹彩色转变,且具有虹彩现象的膜对光的特殊波段产生吸收.