基于溶剂萃取法的光子晶体颗粒的制备及研究

发布时间：2020-05-16 04:25

【摘要】：光子晶体是一种折射率呈现周期性变化的材料,在光电器件方面应用广泛。光子晶体颗粒的制备,通常需要通过蒸发或者萃取方式移除溶剂,蒸发方式移除溶剂速度慢,需要加热;萃取方式移除溶剂速度快、不需要加热。本文拟利用萃取法制备光子晶体颗粒,并对其组装质量的影响因素进行研究,具体的研究内容与结果如下:首先,在气-水-油三相界面处利用溶剂萃取法制备出光子晶体颗粒,并利用显微摄影、SEM和显微光谱仪对其进行观测与表征,对其形成机理和光学特性进行分析。结果表明:光子晶体在三相边界处开始组装,慢慢向中间生长,最后组装成光子晶体颗粒;其上表面凹陷,下表面平整,呈馕饼状;其微观结构以面心立方排列,上表面边缘的有序度高;其光子带隙在530nm-550nm处。其次,研究了PS质量分数、萃取速率、蒸发速率对馕状光子晶体颗粒形貌和组装质量的影响,结果表明:随着PS质量分数的增大,其形状由环状变为馕状;PS质量分数为12%时,其组装质量最好;随着萃取速率的变大,其下表面组装质量变差,上表面变化不明显;随着蒸发速率的变大,其组装质量提高。最后,在油相中利用溶剂萃取法制备光子晶体颗粒,并研究了PS质量分数和萃取速率对其形貌的影响。结果表明:利用溶剂萃取法在油相中能制备出类多面体光子晶体;随着PS质量分数的增加,光子晶体颗粒的球形度提高;随着萃取速率的增加,其形状由球形变为类多面体;具体表现为:当正丁醇和正辛醇体积比大于1:1时,其形状为类多面体;当正丁醇和正辛醇体积比小于或等于1:1时,其形貌趋向于球形。
【图文】：

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第1 章绪论光子晶体只有一个方向上有光子频率禁带并且其介电常数只在一个列分布，这种光子晶体称为一维光子晶体。目前，一维光子晶体已经镜片上的多层薄膜，以及布拉格反射镜等。光子晶体的介电常数在两个垂直方向上周期排列分布，并且在水平，这种光子晶体称为二维光子晶体。目前，二维光子晶体在提高光子输性能和光子晶体波导传输能力方面作用明显。光子晶体的介电常数在三个方向上都周期排列分布，这种光子晶体晶体。相比于一维光子晶体和二维光子晶体，其自身结构复杂，制备难制备过程中所需的材料和制备方法要求较高。但三维光子晶体的光良，应用前景好。

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和静电力等）作用力下自发组装成三维有序结构的方法[47]。化学快，大大节约了时间成本，但后续处理的过程中容易引入杂质，除较麻烦。但化学制备法与物理法相比，具有操作简单、经济适用的子晶体常用的方法。常见的光子晶体的化学制备方法有重力沉降法法[49]、漂浮组装法[50]等。1）重力沉降法力沉降法主要是利用密度差的原理，将悬浮液中胶体颗粒和介质重降，形成三维有序结构。重力沉降法操作简便，但是薄膜的组装周时间受悬浮液中胶体颗粒与介质密度差异影响。2）垂直沉积法直沉积法如图 1.2 所示，其基本原理是通过加热模板颗粒悬浮液，液界面的表面张力和颗粒间的毛细管力作用下，在基底上进行有序薄膜。该方法的优点可对膜的厚度将进行控制，缺点是对基底的平高，，并且制备周期较长。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O734

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