[发明专利]一种量子点掺杂的凝胶、其制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种量子点掺杂的凝胶、其制备及应用，属于纳米复合材料制备及应用技术领域。 

背景技术

近年来三维显示吸引了大量的目光，因其较二维显示技术拥有高立体感、高分辨率等优点，能够满足人们对于视觉体验的高要求。现有的三维技术大多都是伪三维技术，通过重叠两幅平行的二维图像来模拟真实物体的立体感，长久观看会带来疲劳感、不舒适感。全息显示技术是三维显示中非常有应用潜力的一种技术，能够显示出真三维图像且图像的分辨率高，观看立体图像不需要佩戴眼镜等辅助工具。另外，全息显示技术可以通过电脑合成现实生活中并不存在的物体的全息图，然后通过全息显示系统将图像显示出来。在三维全息显示技术中，显示材料是决定显示图像好坏的关键因素。 

Ralph Zit使用汞原子蒸汽作为显示材料，虽然能够显示图像，但是汞原子蒸汽有毒且需要保存在高压容器里面，存在危险。Elizabeth Downing等将稀土离子掺入氟化物玻璃制备上转换发光材料，此种材料相较于其他材料来说稳定性好，在显示图像时不存在背景光、鬼影等问题，然而上转换效率低，显示图像的清晰度不能够满足观看要求。Rapaport将有机染料与聚合物或液晶混合，再使用双频激光激发有机染料发出荧光，此种方法在材料中会留下光路影响图像的观看效果，且有机染料不稳定、存在大的自吸收，因此制备合适的显示材料一直是三维全息显示领域中的难题 

量子点是尺寸在纳米级别的准零维半导体材料，尺寸小、易于分散且具有独特的荧光性能。量子点较有机染料自吸收小、稳定性好；较上转换材料发光效率高、发光范围可调。基于量子点拥有众多的优异性能，因此常被用于与聚合物复合制备凝胶。现有的凝胶在制备过程中多数需要添加交联剂，对量子点的荧光性能存在损害。不添加交联剂的少数复合材料，机械性能较差，不具备可修复性能。然而具有高的发光效率及可修复性能的基于量子点的凝胶在三维 全息显示领域鲜有报道。 

发明内容

基于现有技术中三维全息显示缺乏合适的显示材料，本发明的目的之一在于提供一种量子点掺杂的凝胶，所述凝胶由水溶性量子点、聚合物及水组成。 

本发明的目的之二在于提供一种量子点掺杂的凝胶的制备方法，所述方法简单，易于操作且凝胶具备可修复性能。 

本发明的目的之三在于提供一种量子点掺杂的凝胶的应用，所述凝胶可用做三维全息显示材料。 

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。 

一种量子点掺杂的凝胶，所述凝胶为分散有水溶性量子点的聚合物； 

其中，所述的水溶性量子点为CdTe、CdTe/CdS、CdZnTe、CdZnTe/CdS、ZnSe、ZnSe/ZnS、CdSe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、ZnCdSe、CdSe/CdS/ZnS或CdTe/CdS/ZnS中的一种或多种； 

所述的聚合物为琼脂、分子量为50000～60000的明胶、分子量为200000～500000的壳聚糖、分子量为30000～200000的聚乙烯醇、分子量为6000～22000的聚乙二醇、分子量为100000～300000的卡拉胶、分子量为200000～20000000的透明质酸或分子量为6000000～25000000的聚丙烯酰胺中的一种或多种。 

一种如本发明所述的量子点掺杂的凝胶的制备方法，所述方法步骤如下： 

将聚合物加入量子点水溶液中，得到混合溶液，以混合溶液的总体质量为100%计，其中，量子点的质量百分数为0.1%～10%，聚合物的质量百分数为1%～25%；然后在0℃～40℃，惰性气体或N₂保护下搅拌使聚合物溶胀，再加热到50℃～100℃，使聚合物充分溶解形成均相混合物；接着将混合物倒入容器中冷却到0℃～40℃，形成所述量子点掺杂的凝胶。 

一种如本发明所述的量子点掺杂的凝胶的应用，所述凝胶可作为显示材料应用于三维全息显示中；具体应用如下： 

将所述凝胶置于光路系统中，激光光源发出激光经过光学器件后照射到空间光调制器上，全息图加载到空间光调制器上，激光被调制器调制后照射到所述凝胶上，从而激发所述凝胶中的量子点发出荧光显示图像。激光波长选用与所述凝胶中量子点的激发波长相匹配。 

有益效果 

1.本发明提供了一种量子点掺杂的凝胶，所述凝胶由水溶性量子点、聚合物及水组成，量子点的发光范围覆盖可见光区域；