二维胶体晶体衍射图样的研究及其衬底形变测量

以柔性衬底上自组装的聚苯乙烯微球阵列为研究对象,基于光学衍射方法与晶体结构理论,设计了积木式胶体晶体衍射图样演示及其衬底形变测量装置.该装置不仅可以直观地展现微球排列方式与衍射图样的对应关系,实现宏观衍射图样到微观晶格结构的知识过渡,而且还可以实现衬底形变测量,实验结果与理论预测符合良好.另外,该装置具有可视化、测量精度高、易操作的特点,可作为拓展实验应用于本科实验教学.

改性聚苯乙烯微球的制备及其胶体晶体的组装

采用甲基丙烯酸改性的无皂乳液聚合方法制备了尺寸为210 nm、含羧基的聚苯乙烯(PS)微球,用红外光谱、透射电子显微镜和粒度分析仪对其形状和结构进行分析,结果表明,经甲基丙烯酸改性后得到了表面为高密度电荷的单分散性PS微球.用垂直沉积法快速制备出在较大范围(大于1 cm2)呈现很好有序性的密排结构聚苯乙烯胶体晶体薄膜,其在590 nm波长处存在光子带隙,在电子显微镜下,观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构.

胶体晶体自组装排列进展

自组装排列胶体晶体是发展光子晶体等亚微米周期有序结构及新型光电子器件十分重要的环节。高电荷密度单分散胶体球在较弱的离子强度和稀浓度下会自发排列形成紧密堆积的周期性结构 (ccp) ,常常是面心立方 (fcc) ,科学家们以此为基础发展了多种结晶化胶体粒子的方法 ,包括重力场沉积、电泳沉积、胶体外延技术、垂直沉积、流通池、物理束缚排列及其他的许多方法。目前排列的胶体粒子基本为球形 ,材料也多为SiO2 、PS、PMMA ,此外一些复合粒子 ,主要为核壳粒子的排列这里也稍作介绍 ,这些方法及其变通的使用可以形成类蛋白石及反蛋白石结构 ,最终实现光子带隙及其它多种用途。

胶体晶体及三维有序多孔材料的制备

以粒径为 80～ 32 0nm的单分散苯乙烯 /苯乙烯磺酸钠共聚微球为原料 ,采用一种全新而简单的制备高度有序胶体晶体模板的方法 ,利用静电相互作用、表面张力以及蒸发过程中的离子扩散等作用在液面形成了不含溶剂的高度有序的胶体晶体 .将溶胶 -凝胶前驱液在毛细效应作用下渗入胶体晶体间隙 ,待前驱液固化后 ,经煅烧去除苯乙烯微球 ,制备出了具有三维有序结构的多孔材料———倒置蛋白石 .

提拉速率对聚苯乙烯二维胶体晶体微观结构的影响

通过控制提拉速率,采用液面漩涡法制备了高度有序的微米级聚苯乙烯(PS)二维胶体晶体。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见分光光度计(UV-vis)考察了提拉速率对胶体晶体微观结构的影响。发现液面漩涡法制备二维胶体晶体的过程中存在最佳提拉速率,且其随着PS微球粒径的增大而减小。理论研究表明:提拉速率对毛细管作用力和流体静压力有显著影响。提拉速率达到最佳时,毛细管作用力达到与流体静压力和静电斥力的平衡,此时组装的PS二维胶体晶体质量最高。

胶体晶体模板法制备三维有序大孔材料的研究进展

介绍了自然沉降法、离心沉降法、过滤法、垂直沉积法、蒸发自组装法、物理限制法和电泳沉积法等各种胶体晶体自组装方法,重点介绍了采用浸渍法和纳米晶体共沉积法对胶体晶体模板进行填充的工艺以及除去胶体晶体模板获得三维有序大孔(3DOM)材料的方法,探讨了3DOM材料结构组分、孔壁结构、层次孔隙和微球形态等控制因素对孔结构的影响,论述了3DOM材料在各领域的最新应用进展,指出了目前3DOM材料的研究重点和有待解决的问题,并展望了可能的发展趋势。

胶体晶体模板法制备有序多孔堇青石材料研究

采用乳液聚合法制备了单分散P(St-AA)微球,经自然沉降法制成胶体晶体模板,再利用胶晶模板法制备了有序多孔堇青石。利用FTIR、SEM、DSC、XRD等方法对P(St-AA)微球单分散性及有序多孔堇青石结构进行了研究。结果表明,当AA用量占单体总量的5.0%时,制备的P(St-AA)微球的单分散性及其胶体晶体微球结构最佳。经烧结去除P(St-AA)微球得到的有序多孔堇青石材料的孔径较单分散P(St-AA)微球稍小,约为200nm左右。当烧结温度为1200℃,多孔材料为α-堇青石相。

二氧化硅胶体晶体的制备及其光子带隙特性

利用胶体颗粒悬浊液的自组织生长技术制备了两种二氧化硅胶体晶体．透射光谱表明：所制备的胶体晶体的光子带隙位于近红外波段，带隙的位置随胶体晶体中胶粒的尺寸而变化；且放置时间延长，带隙将发生蓝移．

SiO_2胶体晶体自组装技术

介绍了垂直沉降法和旋涂法制备SiO2胶体晶体,并对两种方法制备的胶体晶体在宏观形貌、微观结构及光子带隙性质进行了比较。采用改进的Stober法在乙醇介质中合成粒径不同、单分散性较好的SiO2微球,用垂直沉积法和旋涂法制备出有序性较好的密排结构的SiO2胶体晶体。宏观照片表明,用旋涂法制备的SiO2胶体晶体经白光照射出现的光柱呈6次对称,而垂直沉降法制备的胶体晶体表面出现条纹。SEM分析表明,选用不同溶剂在同等旋涂工艺下制备SiO2胶体晶体,用乙醇和乙二醇混合溶液作溶剂制备出的SiO2胶体晶体质量最好。透射光谱表明,垂直沉降法所制备的胶体晶体在(111)方向具有明显的光子带隙性质,而旋涂法制备的胶体晶体则不明显。

组装胶体晶体用单分散二氧化硅颗粒的制备

采用Stober法合成二氧化硅颗粒。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对其结构和形貌进行分析。结果表明样品为非晶态固体颗粒,平均粒径为463 nm,单分散性较高,平均标准偏差小于5%,表面非常平整光滑。通过垂直沉积法在40℃和60%相对湿度下制备出有序性较好的密排结构的二氧化硅胶体晶体膜。在电子显微镜下,观察到这种胶体晶体是面心立方(FCC)密排结构,(111)晶面平行于基底。透射光谱表明,所制备的胶体晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙性质。

油性介质中组装二氧化硅胶体晶体薄膜

报道了一种由粒径大于700 nm的SiO2微球组装胶体晶体薄膜的方法.以一种密度较大的疏水性有机物替代水或醇类为分散剂,通过对SiO2微球表面进行疏水性处理改善其在油性介质中的分散性,采用改进的垂直沉积法在油性分散剂中制备SiO2胶体晶体.用扫描电子显微镜、红外光谱仪和紫外-可见光谱仪对SiO2胶体晶体薄膜的形貌、结构和光学性能进行了观察测试.结果表明:较大密度的分散剂能有效降低SiO2微球的沉降速度,组装成直径在700～2 000 nm范围的SiO2微球的胶体晶体.获得的SiO2光子晶体具有长程有序结构,并在近红外区具有显著的光子频率带隙.

氘代聚苯乙烯胶体晶体的制备及光学性质研究

以水作为介质合成了高度单分散的氘代聚苯乙烯微球,并利用垂直沉积法制备了高质量的氘代聚苯乙烯胶体晶体。傅立叶变换红外光谱清楚地表明氘代苯乙烯单体发生了聚合反应;扫描电镜表面分析展示出胶体微球的高度有序排列,断面分析表明氘代聚苯乙烯胶体晶体为面心立方结构;光学透射谱显示出氘代聚苯乙烯胶体晶体的高次布拉格衍射特征,通过和理论计算的能带结构对比,进一步证实了氘代聚苯乙烯胶体晶体为面心立方结构;变角度光学透射谱测量显示,随着入射角的增大,(111)面的衍射峰蓝移,而(200)和(220)面的衍射峰发生红移。

双尺寸胶体晶体的制备及其结构表征

采用垂直沉积法制备了双尺寸胶体晶体结构,并实现多种双尺寸SiO2胶体晶体结构的自组装。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对胶体晶体的结构及排列方式进行测试分析。对双尺寸胶体晶体的生长过程进行探讨,研究大小胶体球的粒径比及体积比对结构的影响规律。研究结果表明大小球粒径比过小时,双尺寸胶体晶体排列结构有序性差。增大大胶体球的粒径时,合成相同双尺寸胶体晶体结构所对应的大小胶体球体积比增大。

SiO_2胶体晶体的自组装结构及其带隙特征

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料。利用垂直沉积自组装法制成SiO2胶体晶体,并利用扫描电子显微镜和紫外分光度计对胶体晶体的显微形貌和光学特征进行了研究。结果表明,利用垂直沉积法自组装得到的SiO2胶体晶体具有面心立方结构;在可见光波段,胶体晶体在<111>面方向存在光子带隙。

胶体阵列及三维光子晶体制备的研究进展

单分散的胶体颗粒能自发排列成胶体阵列,其长程有序结构能获得许多特殊的性质。胶体阵列被用作制备可见光及近红外波长范围的光子晶体的基础。以其为模板制备的反蛋白石结构可拥有全光子禁带,为新一代光子器件开发和应用带来了希望。介绍了单分散胶体颗粒的主流制备方法,归纳总结了胶体阵列制备的几种方法和国内外最新的相关报道,简述了其在制备三维光子晶体领域的最新进展以及该领域国内外的研究进展。

胶体晶体的垂直沉积法制备及其光学特性表征

通过控制溶剂蒸发温度和液体表面下降的速度,用垂直沉积法快速地制备出完整的二氧化硅胶体光子晶体.用扫描电子显微镜(SEM)确定了样品的面心立方结构,并通过紫外-可见光分光光度计测试透射光谱研究了其光子带隙特性,为利用模板技术制备具有完全带隙的有序孔结构提供理想模板.

金属Al薄膜基微池强制沉积胶体光子晶体的制备

强制沉积法是一种利用自组装原理快速沉积胶体晶体有序阵列的模板方法.我们利用微机械刻划法加工金属Al薄膜,Al膜厚控制微粒粒径和聚醚砜膜厚控制层数,成功地制备了用于强制沉积光子晶体的微池装置.为了检验该微池装置的有效性,我们分别测试了不同粒径(224,245和283nm)单分散聚苯乙烯微球的沉积效果,并且对其中一种微球(283nm)进行了不同温度的烘干处理,检验了烘干温度对该样品表面形貌和光子带隙中心波长的影响.实验结果表明,该光子晶体呈面心立方结构,内部晶格完整,缺陷较少,带隙中心波长的实验值与计算值符合得较好.此外,烘干处理可以使构成光子晶体的微球发生微观变化,并导致光子带隙中心波长的蓝移.

SiO_2胶体晶体垂直沉积自组装方法的改进(英文)

采用垂直沉积技术及相应的改进方法,使用化学合成的400 nm单分散二氧化硅微球自组装制备了胶体晶体薄膜。通过扫描电镜与分光光度计对样品的微观结构与透过光谱进行了表征,并对比研究了不同的垂直沉积方法对胶体晶体的影响。结果表明,通过温度与流量控制两种改进手段,均能制备具有六方密堆结构周期排列的胶体晶体薄膜。在垂直沉积过程中适当的升高温度有利于降低胶体粒子的用量,而通过流量控制的垂直沉积技术则可以有效缩短自组装时间。通过调节蠕动泵改变液面与基板的相对运动速度,或者调控温度改变胶体溶液的蒸发速率,可在材料表面形成单层或多层的胶体晶体薄膜。改进的垂直沉积技术将有望应用于快速沉积大面积、高质量的胶体晶体材料。

二氧化硅胶体晶体制备方法进展

SiO2 胶体晶体制备过程的研究是许多新型功能材料发展的基础 ,对人们进一步了解物质在纳米、微米尺度的许多特殊性质也将具有指导意义。本文综述了SiO2 胶体晶体制备方法的进展。

垂直沉积法制备SiO_2胶体晶体及其光子带隙特性

采用stober法在乙醇介质中合成S iO2微球,将制得的样品在30℃下用双氧水浸泡处理48 h。扫描电子显微镜(SEM)测定结果表明,样品平均粒径为292 nm,平均标准偏差小于5%。傅里叶红外光谱(FTIR)测定表明,经双氧水浸泡处理后,S iO2微球表面的羟基数目增多。Zeta电位和标准氢氧化钠滴定测试结果显示,经双氧水浸泡处理后,S iO2微球在水溶液中的Zeta电位从-55.72 mV提高到-63.26 mV,表面电荷密度从0.19 uC/cm2提高到0.28 uC/cm2。用垂直沉积法制备出有序性较好的密排结构的S iO2胶体晶体。在SEM下,观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构,其(111)晶面平行于基底。透射光谱表明,所制备的胶体晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙性质。