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专利号: 2018101900994
申请人: 常熟理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体,其特征在于:该一维光子晶体是由二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜构成的多层膜结构,该一维光子晶体光子禁带中心波长在380~800纳米之间任意调节,禁带中心波长的反射率为97.6~99%,所述的二氧化钛薄膜是由二氧化钛前驱体溶液经过旋涂、可见光固化、焙烧后而制得;所述的二氧化硅薄膜是由二氧化钛薄膜表面旋涂二氧化硅前驱体溶液后,经紫外光固化、焙烧后而制得;所述的二氧化钛前驱体溶液是由二氧化钛前驱体与可见光固化体系溶于有机溶剂后而制得,所述二氧化钛前驱体是烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯的反应产物,该反应产物具有如下化学结构之一或几种的混合物:其中,R为乙基、丁基或异丙基,n=1~5。

2.根据权利要求1所述的二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体,其特征在于:所述的二氧化钛前驱体具体是通过如下步骤制得:

1)将烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯加入容器中,搅拌至透明,并冷却至室温,得到混合体系;

2)将计量的去离子水溶于乙醇,制得乙醇溶液,搅拌条件下加入到步骤1)的混合体系中进行反应;

3)室温减压旋蒸除去反应副产物即可;

其中,步骤1)中所述的烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯的摩尔比为1:(0.5~

2);步骤2)中所述的去离子水用量为相对于烷氧基钛的0~5mol%,所述的乙醇用量为烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯质量之和的1~5%。

3.根据权利要求2所述的二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体,其特征在于:所述的烷氧基钛选自钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种;所述的可见光固化体系,光引发剂为樟脑醌,助引发剂为4-二甲基氨基苯甲酸乙酯。

4.根据权利要求2所述的二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体,其特征在于:所述的有机溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸叔丁酯中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体,其特征在于:所述的二氧化硅前驱体溶液是由聚有机硅氧烷和紫外光固化体系溶解于有机溶剂中而制得,其中,所述的聚有机硅氧烷选自聚甲基丙烯酰氧基硅氧烷或环氧改性聚硅氧烷中的一种;所述的紫外光固化体系采用的紫外光固化剂选自2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的一种或几种;或者选自二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓六氟锑酸盐中的一种或两种。

6.一种制备如权利要求1~5任一项所述二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体的方法,其特征在于:包括如下制备步骤:

1)二氧化钛前驱体溶液的制备

将计量的烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯混合均匀,冷却至室温后,将计量的去离子水溶于乙醇,制得乙醇溶液,搅拌条件下加入所述乙醇溶液进行反应;室温减压旋蒸除去反应副产物,制得二氧化钛前驱体;将所制得的二氧化钛前驱体溶解在有机溶剂中,并加入可见光引发剂,获得二氧化钛前驱体溶液,避光密封待用;

2)二氧化硅前驱体溶液的制备

将聚有机硅氧烷和紫外光固化体系溶解于有机溶剂中,避光密封待用;

3)二氧化钛薄膜的制备

将步骤1)制得的二氧化钛前驱体溶液旋涂于衬底之上并在惰性气体气氛下用可见光源进行固化,固化后置于马弗炉中进行煅烧,获得一层均匀的二氧化钛薄膜;

4)二氧化硅薄膜的制备

在步骤3)获得的二氧化钛薄膜表面旋涂一层二氧化硅前驱体溶液,紫外光固化后置于马弗炉中进行煅烧,获得一层均匀的二氧化硅薄膜;

5)二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体的制备

重复步骤1)~步骤4),获得具有不同层数的二氧化钛/二氧化硅一维光子晶体。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:步骤3)中,所述的可见光源进行固化,固化时间为10分钟;所述马弗炉中进行煅烧,煅烧温度为400~700℃,煅烧时间为2~20分钟。