磁响应固体光子晶体制备与防伪等应用研究
结题报告
批准号:
21271163
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
陈乾旺
依托单位:
学科分类:
B0104.无机合成
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡海波、李然、孔祥凯、闫楠、高磊、胡林、李韧、周帅、毛振伟
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中文摘要
磁响应性光子晶体在湿度、生化试剂检测、指纹识别、军事伪装等方面有广泛的应用前景。本课题将开展磁场诱导碳包覆磁性胶体粒子组装的理论和实验研究。制备碳包覆四氧化三铁胶体粒子并进行表面羧基化修饰,通过将上述胶体粒子均匀分散在乙二醇溶液中,然后与PDMS(硅橡胶)前躯体和固化剂混合,引发聚合,在PDMS固体内形成大量微米级的乙二醇液滴,液滴内装载有大量磁性胶体粒子,这样固体PDMS里就有了液态环境,液滴内胶体粒子就能够对外界磁场的诱导有响应,制备出磁响应的固体光子晶体。研究利用紫外光照射掩膜(有商标或文字的胶片),将文字和图案"书写"或"印制"在固体光子晶体表面的技术,紫外光通过掩膜后,透过的光照射在材料表面,破坏了PDMS和液滴结构,内部的磁性粒子不再对外磁场的诱导产生响应,而未照射的部分(文字或图案遮挡)其液滴内磁性粒子仍然有响应,外加磁场后能彩色显示文字和图案,据此开发磁防伪商标制作等应用。
英文摘要
Based on theoretical and experimental study on magnetic-field-induced assembly of magnetic nanoparticles in a solution, we intend to develop a novel photonic printing that allows for patterns with brilliant colours to be hidden in a photonic-printing-paper (PDMS matrix)by creating a contrast of degree of magnetic-responsive photonic activity with UV-irradiation. A 0.5 ml glycol (EG) solution (10 mg/ml) containing the carbon-capped superparamagnetic colloidal nanoparticles was mixed with 2.0 g Sylgard 184 and 0.4 g curing agent respectively. After intense mechanical agitation for 5 min, the viscous mixture (take 1ml) was transferred to a cubic container (2.0 cm ×2.0 cm×1 cm), crosslinked 2 hours at 60 C. A two-step process was used to prepare the invisible photonic prints. First, graphics designed on a PC were printed on a transparent slide with common office laser printer. Then, as a mask, the printed slides were sealed to the surface of the prepared P-printing-paper under the UV-irradiation for 30 minutes and peeled off after the irradiation.The showing and hiding of the latent photonic prints is instantaneous, and the only required instrument is a magnet (NdFeB,0.05 T), which is easy to obtain and harmless to human body. The colour of the visualized prints could be controlled only by adjusting the average particle size of the superparamagnetic colloidal nanocrystal clusters included in EG droplets. In addition, the novel invisible printing strategy allows end-user control of structural design of patterns utilizing software on a PC and is also applicable to a handwritten-pattern printing method, which reveals the excellent flexibility of the novel invisible printing. Therefore, it is believe that with these superior features, this invisible photonic printing may attract more research interest across the science and engineering disciplines in academia and industry because of its potential applications in security printing and information storage. Herein, based on the spatial mixing mechanism taken from the nature, the purpose of modulation of the structural color as creatures do by space evenly mixing periodically arranged primary microstructures with single photonic band-gap will also be explored.
液态悬浮体系中,磁性胶体粒子对磁场有相应,藉此可以制备磁响液态光子晶体,但制备磁响应固态光子晶体几乎不可能,因为胶体粒子固定在固体中后就难以移动。本课题通过把含有超顺磁性胶态纳米粒子的乙二醇溶液以微米液滴的形式包封在聚二甲基硅氧烷聚合物中,制备了一种具有磁响应光子晶体活性的固态聚合物薄膜。通过紫外光在光掩模的作用下局部照射引起聚二甲基硅氧烷照射区域网络状结构的断裂,进而导致在此区域内的乙二醇微液滴的毁坏。使得超顺磁性胶态纳米粒子自组装所需的液态环境的丧失,最终导致照射区域光子晶体纸的磁响应光子晶体活性的丧失。当把局部丧失磁响应光子晶体活性的固态聚合物薄膜放入在垂直磁场中时,只有具有磁响应光子晶体活性的部分才会发生改变。由于改变后的区域和背景之间巨大的衍射光波长差异,从而实现了隐形光子晶体印迹的制备与显现,在本课题的支持下我们探索了它在防伪等领域的应用。
期刊论文列表
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Active and Durable Hydrogen Evolution Reaction Catalyst Derived from Pd-Doped Metal-Organic Frameworks
源自掺钯金属有机骨架的活性且持久的析氢反应催化剂
DOI:10.1021/acsami.6b01266
发表时间:2016-06-01
期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:9.5
作者:Chen, Jitang;Xia, Guoliang;Chen, Qianwang
通讯作者:Chen, Qianwang
Preparation of gamma-Fe2O3@C@MoO3 core/shell nanocomposites as magnetically recyclable catalysts for efficient and selective epoxidation of olefins
制备γ-Fe2O3@C@MoO3核/壳纳米复合材料作为磁性可回收催化剂用于烯烃的高效选择性环氧化
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Dalton Transactions
影响因子:4
作者:Hu, Haibo;Zhong, Hao;Yan, Nan;Chen, Qianwang
通讯作者:Chen, Qianwang
Synthesis of Novel Two-Phase Co@SiO2 Nanorattles with High Catalytic Activity
高催化活性新型两相Co@SiO2纳米棒的合成
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Inorganic Chemistry
影响因子:4.6
作者:Li, Yan;Wang, Fang;Zhong, Hao;Chen, Qianwang
通讯作者:Chen, Qianwang
DOI:10.1039/c6ra08370f
发表时间:2016-09
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Jian Chen;Mengni He;Pengping Xu;Huihui Wu;Zhen Guo;Bingyang Shi;Qianwang Chen
通讯作者:Jian Chen;Mengni He;Pengping Xu;Huihui Wu;Zhen Guo;Bingyang Shi;Qianwang Chen
DOI:10.1039/c5dt03631c
发表时间:2016-01
期刊:Dalton transactions
影响因子:4
作者:Ren Li;Ran Li;Changlai Wang;Lei Gao;Qianwang Chen
通讯作者:Ren Li;Ran Li;Changlai Wang;Lei Gao;Qianwang Chen
石墨烯电子结构调控与催化碱性氢氧化反应研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
含主族s区金属辅酶因子碳材料的制备、电子结构调控与电催化氧还原反应研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
基于金属有机框架化合物设计制备高活性碳基纳米电催化剂
  • 批准号:
    51772283
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
基于M3[Co(CN)6]2@SiO2核-壳纳米粒子的MRI与荧光成像、药物装载和靶向治疗研究
  • 批准号:
    21571168
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
强磁场下的化学合成装置与材料制备的基本问题研究
  • 批准号:
    U1232211
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    240.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
四氧化三铁/碳双壳层空心球的制备和多功能药物载体应用研究
  • 批准号:
    21071137
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
镍等磁性纳米粒子一维"豆荚"型结构的制备和磁化特征
  • 批准号:
    10774138
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
磁性金属等纳米粒子二维阵列的纳米微球掩膜刻蚀法制备及其表征
  • 批准号:
    90206034
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
β-FeSi2量子线的光电特性及其制备
  • 批准号:
    19704011
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1997
  • 负责人:
    陈乾旺
  • 依托单位:
国内基金
海外基金