高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计与制备及其应用

传统的高折射率聚合物光学材料,可以通过向聚合物中引入一些芳香环,含硫基团以及除氟以外的其他卤素原子来提高聚合物光学材料的折射率,但是就目前的研究现状来看,这类纯聚合物光学材料的折射率一般都低于1.8.而将具有高折射率的无机纳米粒子引入到聚合物中,所制备的聚合物-无机纳米光学材料的折射率能够达到1.8以上.而且这类高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料同时具有高分子光学材料和无机材料的双重优点,具有广泛的应用前景.鉴于当前高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料发展之迅速和其研究与开发的重要性,并结合目前国内外的研究现状,本文就高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计、制备方法及其相关应用做一个比较系统的介绍,同时对这类材料在未来研究中所应注意的问题也提出了相应的看法.     

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.     

新型含硫高折光指数光学树脂单体MPSDMA的合成及其共聚树脂的性能研究

通过氯磺化反应,还原反应和低温相转移仙化反应合成了一种新型光学树脂单体合成 4,4′-二巯基二苯硫醚双甲基丙烯酸酯（MPSDMA）,。成功地将苯环、含硫基团和双键引入光学树脂单体结构中,将MPSDMA分别与甲基丙烯酸甲酯（MMA）和苯乙烯（St)通过自由基共聚制成透明树脂,共聚树脂性能的研究表明该类新型光学树脂具有高折光指数,高表面硬度等特点。     

“核-壳”结构微交联聚苯乙烯微粒的合成与表征

本文用复合乳液聚合方法合成了粒径70—160nm的窄分散、微交联聚苯乙烯微粒,透射电子显微镜观测表明该微粒具有核-壳结构。用薄层色谱、透射电镜结合凝胶色谱、粘度等方法对该微粒进行了结构表征并探讨了影响微粒结构的主要因素。实验结果表明:双烯A用量为苯乙烯单体Ⅰ重量的1—4％,第一阶段聚合两小时后,滴加苯乙烯单体Ⅱ进行壳层聚合,合成的微粒含8.0—15.0％的线性聚苯乙烯,壳层主要由与核连接的聚苯乙烯链构成。     

聚合物纳米杂化高性能光功能材料

近年来材料科学与技术的不断发展,对光学材料提出了高性能化和多功能化的需求,为此,研究者们结合传统有机聚合物光学材料和无机光学材料的优势,提出了备受关注的聚合物纳米粒子杂化的策略.本文首先概述了针对杂化材料透光性进行控制的杂化方法,指出杂化方法的选择很大程度上与材料性质尤其是纳米相的性质相关,而杂化方法的目的则在于实现纳米杂化材料的透光性控制,纳米杂化光功能材料实现功能的前提即为透光性.随后,分别介绍了聚合物纳米杂化策略在高折射率材料与发光材料中的应用.对于高折射率材料,总结了提升材料折射率的不同策略.对于发光材料,总结了基于聚合物相和纳米相之间不同的相互作用而采用各种杂化方式以及相关的性能提升.接下来,讨论了聚合物纳米杂化光功能材料在光学和机械、热学、表面性能方面的调控手段和性能提升的策略.最后,提出了下一代光学杂化材料所面临的困难与挑战,以进一步推动这一领域的发展.     

基于聚乙烯醇聚合物点制备荧光纳米复合材料

近年来, 由于聚合物点(PDs)具有良好的荧光性质和光收集能力, 受到了人们广泛的关注, 应用在生物成像和检测等领域. 然而, 目前报道的聚合物点大多数是指共轭聚合物经过组装、固定形成的, 因此聚合物点保持着形成之前的共轭聚合物的相关性质, 且具有更好的稳定性和进一步功能化的能力. 本文中我们研究的聚合物点是指从非共轭线性聚合物为原料而制备的聚合物点, 这类聚合物包括聚环氧乙烯, 多糖等. 聚合物点不仅包含使其具有荧光的碳化中心, 还具有外围的聚合物链结构. 因此, 可以拓展应用聚合物点的聚合物特性. 我们利用PDs的荧光中心和外围的聚合物链双功能性质, 详细研究了基于PDs制备功能性纳米复合材料体系. 首先, 我们原位制备了聚乙烯醇/PDs纳米复合膜材料(PDs是直接通过聚乙烯醇可控碳化而产生的). 复合材料不仅保持了PDs的荧光特性, 还保持了聚乙烯醇易加工的特性, 如可以制备成纳米复合膜材料, PDs含量可以根据需要调控: 0, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%. 纳米复合膜材料在不同激发光下具有多颜色发光性质. 进一步的, 我们验证了PDs水溶液可以和很多其他水溶性聚合物, 石墨烯量子点或半导体量子点实现共混, 从而制备双功能性纳米复合材料.     

可交联的PMMA型和PS型高热稳定性二阶非线性光学材料的合成与表征

采用封管反应的方法,以较高产率(80%以上)合成了一系列含环氧基团的可交联PMMA型和PS型极化聚合物材料,该材料具有很好的成膜性.用DSC和T_gA等方法研究了聚合物固化前后的热性能,结果表明,由于聚合物在极化后期经热固化使引入的环氧基团开环交联,聚合物的玻璃化转变温度(T_g)较固化前明显提高30～50K.同时,固化后的聚合物具有较高的热分解温度(T_d>543K).对聚合物的二阶非线性光学性质的测试结果表明,在室温下放置100h后,聚合物的电光系数r₃₃值均保持在初始值的75%以上.这是由于环氧基团的开环使固化后的聚合物本身产生一定程度的交联,导致取向后的发色团被聚合物的交联网禁锢而不易弛豫,从而使这类PMMA型和PS型二阶非线性聚合物材料的热稳定性能得以提高.     

利用水相合成的量子点标记木瓜蛋白酶的研究

利用半导体纳米粒子 (也称半导体量子点 ,Quantum Dots,以下简称 QDs)和表面修饰技术制备的半导体荧光探针具有极其优良的光谱特征和光化学稳定性 [1] .自 1 997年以来 ,随着量子点制备技术的不断提高 ,量子点在生物医学方面已有应用 . 1 998年 ,Alivisatos[1] 和 Nie[2 ] 两个研究小组分别将结合了生物分子的 QDs作为荧光探针应用于生物体系 ,开创了纳米粒子应用的新领域 .最近 Nie等 [3 ]在利用量子点编码生物分子的研究中取得了突破性进展 .目前 ,纳米粒子与生物分子的连接以共价键方式相结合最为常见 [1,2 ,4 ,5] ,而且在这些应用中…     

ZnSe;Cu纳米晶/聚电解质多层膜制备和结构研究

采用分子沉积方法制备了ZnSe;Cu纳米晶/聚电解质多层膜,通过X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)等方法对薄膜的组成及结构进行了表征.XPS结果证实了回流处理对ZnSe;Cu微粒的表面结构以及铜离子价态的影响,从而很好地解释了经表面修饰后,微粒荧光增强的现象.TEM结果确定ZnSe;Cu的平均尺寸为3nm.X射线粉末衍射结果进一步确认ZnSe;Cu具有纤锌矿晶体结构.