[发明专利]一种多维度荧光纳米粒子快速制备及其动态分散状态原位定量表征的方法

说明书

本发明为一种多维度荧光纳米粒子快速制备及其动态分散状态原位定量表征的方法。利用连续微波辐射将具有聚集诱导发光性质的荧光素快速接枝到多维度纳米粒子表面，以环境友好的方式简单高效地制备出荧光强度和荧光稳定性较高的多维度荧光纳米粒子。基于聚集诱导发光原理和荧光示踪原理，结合氟氪激光器装置与激光共聚焦扫描显微镜对树脂混合液进行在线紫外光固化的同时，实现在线原位监测固化过程中多维度荧光纳米粒子在树脂混合液中各自的动态分散状态，在此基础上进一步采用分形维数理论高效定量地在线自动计算多维度荧光纳米粒子的分形系数。对于控制最佳固化条件，研究纳米复合材料结构‑性质关系和高性能复合材料精细化制备具有重要意义。

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种多维度荧光纳米粒子快速制备及其动态分散状态原位定量表征的方法。

背景技术

荧光纳米粒子由于其性能优异且具有可示踪性，广泛应用于航空航天、生物医药和材料等领域。从微观尺度上看，荧光纳米粒子可分为零维构型、一维构型和二维构型，这三种维度的荧光纳米粒子分别具有独特的性能和不同的应用。现今，大部分研究多采用单一维度荧光纳米粒子。然而在某些特定应用中，多维度荧光纳米粒子之间存在相互作用和协同效应，因而与单一维度荧光纳米粒子相比，其性能更加优异。多维度荧光纳米粒子提高复合材料性能很大程度上取决于其在复合材料中的分散状态。由于布朗运动和外界条件的变化，多维度荧光纳米粒子在复合材料实际分散过程中处于明显的动态模式，而非静态模式。因此有效表征多维度荧光纳米粒子在复合材料加工过程中的分散状态对于理解多维度荧光纳米粒子结构-性质关系和控制最佳加工条件以制备高性能复合材料至关重要。

目前常规制备多维度荧光纳米粒子的方法主要是共价接枝法。等人(European Polymer Journal,2016,79:187-197)通过原子转移自由基聚合机理，在碳纳米管表面共价接枝聚苯乙烯，之后共价接枝荧光素苯并噻吨蒽，对碳纳米管进行荧光标记。但此方法制备复杂耗时，并且由于不能很好的控制聚苯乙烯的厚度，因而有可能导致荧光猝灭现象。Thomas L等人(Carbon,2017,123:735-743)在碳纳米管的四氢呋喃分散液中加入异硫氰酸荧光素，在暗室条件下搅拌72h，以此共价接枝异硫氰酸荧光素，对碳纳米管进行荧光标记。但此方法制备耗时，并且通过X射线光电子能谱计算发现共价接枝率较低，大部分异硫氰酸荧光素吸附在碳纳米管表面，因而其结构不稳定，荧光稳定性较差。综上所述制备多维度荧光纳米粒子的方法存在技术性不足：一是制备复杂耗时，耗能大，成本昂贵；二是使用大量有毒性有机溶剂，对人身体有害，对环境有污染；三是可能导致大量荧光猝灭现象，制备效率低，影响后期应用效果；四是存在荧光素吸附现象，致使多维度荧光纳米粒子的荧光稳定性较差。因此，有必要开发一种新的制备方法，简单高效快速地制备出荧光强度和荧光稳定性较高的环境友好型多维度荧光纳米粒子。