项目名称: 多重响应性微凝胶自组装形成水凝胶光子晶体的制备及其光学性能的研究

项目编号: No.51473032

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 鲁希华

作者单位: 东华大学

项目金额: 78万元

中文摘要: 水凝胶光子晶体既具有水凝胶的智能性和生物相容性,又表现外界刺激响应、高灵敏度光学特性。但是目前水凝胶光子晶体存在两方面问题:一是水凝胶光子晶体尺寸小、折射率低,造成光子晶体反射峰宽、反射光强度弱,光子晶体灵敏度低;二是水凝胶刺激响应时间长,导致光子晶体的刺激响应性慢。为解决这些问题,首先在互穿聚合物网络微凝胶内部原位氧化二价铁形成具有高折射率的四氧化三铁晶体,再通过种子沉淀聚合法制备以互穿聚合物网络结构微凝胶为核层、温敏性水凝胶为壳层的核壳结构微凝胶,然后探索核壳结构微凝胶自组装形成大尺寸单晶晶体条件和规律,最后经化学交联反应形成具有稳定大尺寸单晶晶体结构的水凝胶光子晶体。本项目的科学意义在于可控制备高折射率的大尺寸水凝胶单晶光子晶体,掌握微凝胶自组装形成大尺寸水凝胶单晶光子晶体的规律,其应用价值在于高度有序、高折射率的水凝胶光子晶体可发展成为快速多重刺激响应性、超高灵敏度分子印迹传感器。

中文关键词: 自组装;微凝胶;水凝胶;光子晶体;多重响应性

英文摘要: Hydrogel photonic crystals not only have intelligent and biocompatible properties, but display external-stimuli responsive, high-sensitivity optical properties. However, hydrogel photonic crystals currently have two issues: First, a small crystal size and low refractive index of hydrogel photonic crystals lead to the broad diffraction peak and slow stimuli-response of the photonic crystals. Secondly,a long-time stimuli-response of hydrogels results in the slow response of the photonic crystals. In order to resolve these problems, Fe3O4 nanocrystals with high refractive index are first made by in-situ oxidation of Fe2+ inside interpenetrating polymer network (IPN) microgels. And core/shell microgels using IPN microgels as core and temperature-responsive hydrogel as shell are prepared by seed precipitation polymerization. The condition and principle of self-assembling microgels into large single crystals are investigated. The structure of large single crystals of hydrogel photonic crystals is stabilized by chemically crosslinking reaction. The project of scientific significance lies in the control preparation of high refractive index, large hydrogel single-crystal photonic crystals and in master of the principle of self-assembly of microgels into large hydrogel single-crystal photonic crystals. And the application value is that highly ordered hydrogel photonic crystals with high refractive index will be promising to be developed into multi-responsive, supersensitive molecularly imprinted sensor.

英文关键词: self-assembly;microgel;hydrogel;photonic crystal;multi-responsive

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