[发明专利]基于纤维素纳米晶的湿度响应光子晶体材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于纤维素纳米晶的湿度响应光子晶体材料及其制备方法，属于材料科学领域。本发明基于胆甾相液晶的纤维素纳米晶悬浮液，通过与聚合物前驱体溶液混合，加热完成聚合物聚合，并通过交联剂的化学键连接作用，使聚合物与纤维素纳米晶保持稳定的连接并保留其本身的特殊分级光子结构，在溶剂挥发干燥后获得的薄膜复合材料具有明显的湿度响应变色特性。与现有技术相比，本发明制备的响应性光子晶体材料具有特殊的分级结构，在湿度响应方面具有很好的响应特性，在化学传感领域方面具有潜在的应用前景。

主权项

1.一种基于纤维素纳米晶的湿度响应光子晶体材料的制备方法，其特征在于，以具有胆甾相液晶特性的纤维素纳米晶为模板，通过交联剂的化学键连接作用，与高分子单体形成化学键连接，通过加热使高分子单体聚合，并蒸发水分后获得具有闪亮色彩的复合材料薄膜，该薄膜具有湿度响应变色特性并保持纤维素纳米晶的胆甾相液晶结构；制备方法具体包括以下步骤：(1)纤维素纳米晶悬浮液的制备：将纤维素浸泡于酸中加热进行酸解，酸解完成后加水稀释终止酸解，静置后取下层沉淀，清洗后透析使pH值稳定，得到纤维素悬浮液；(2)配制聚合物前驱体溶液：所述聚合物前驱体溶液包含高分子单体、交联剂和引发剂，且高分子单体、交联剂和引发剂的质量比为1：(0.01‑0.02)：(0.01‑0.03)，高分子单体在聚合物前驱体溶液中的浓度为0.1‑0.8mol/L；(3)取一定量的纤维素纳米晶悬浮液，与上述聚合物前驱体溶液混合，通过控制两者比例控制聚合物的含量，随后加热进行聚合反应；(4)将步骤(3)处理后的混合悬浮液，在自然条件下使水分蒸发晾干，最终得到具有绚丽色彩的复合材料薄膜，该薄膜具有湿度响应变色特性并保持纤维素纳米晶的胆甾相液晶结构；步骤(3)中，纤维素纳米晶悬浮液与聚合物前驱体溶液混合，且聚合反应后，聚合物的质量分数为5‑40％，所述聚合物是指高分子单体聚合后所形成的聚合物。