反蛋白石结构材料的制备与应用
孔径梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜的制备
第22卷第12期2010年12月强激光与粒子束H I G H PO W E R L A SE R A N D PA R TI C I。
E B EA M SV01．22，N o．12D ec．，2010文章编号：1001—4322(2010)12—2897—04孔径梯度变化的聚苯乙烯多孑L薄膜的制备。
严鸿维，张林，李波，尹强(中国工程物理研究院激光聚变研究中心。
四川绵阳621900)摘要：为了对聚合物多孔材料的微观孔结构进行控制。
利用垂直沉积技术，制备了蛋白石结构和多层异质结构的Si O。
胶体晶体，并通过模板导向前驱物填充手段，获得了反蛋白石结构和孔径梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。
扫描电镜分析表明。
聚苯乙烯多孑L结构精确复制了原始模板的反结构。
光学透射谱显示，填充聚苯乙烯后复合蛋白石光子禁带位置相对原始模板发生红移，除去模板后，光子禁带位置发生蓝移。
根据布拉格衍射方程，计算出胶体晶体模板空隙的填充分数。
关键词：胶体晶体；异质结构；聚苯乙烯；孔径梯度中图分类号：T B34；0648文献标志码：A doi：l O．3788／H P L PB20102212．2897低密度聚合物多孔材料在惯性约束聚变(I C F)实验研究中具有极大的使用价值，如用作吸附液态氘氚燃料、多壳层靶的填充支撑材料及爆推靶的缓冲材料，用于X光透过转换的研究等[1‘3]。
而低密度泡沫材料还可以作为电磁内爆(Z—pi nc h)靶动力学黑腔的填充材料，但多孔材料密度和微观结构的不均匀性将对I C F和Z—pi nch物理实验产生负面影响。
近年来发展的胶体晶体模板导向合成法，在孔径分布和微观结构控制上具有独特的优势，可以控制多孔材料的组分、孔尺寸和形状、孔壁构造和厚度、骨架形状等n。
8]，成为材料研究的热点。
当光入射在孔径梯度变化的多孔薄膜上时，会产生多重散射效应[9]，如将梯度孔结构用于I CF实验中，有望增强薄膜与激光的相互作用。
本文利用垂直沉积法，制备了蛋白石结构和多层异质结构的Si O：胶体晶体，并利用模板法，通过热聚合手段制备了聚苯乙烯反蛋白石结构和孑L径梯度变化的多孑L薄膜。
不同材料的光子晶体异质结构
Cu2O
Cu2++e → Cu+ Cu++e → Cu Cu++20H- → Cu20+H2O
(1) (2) (3)
单层反蛋白石晶体- Cu2O
不同放大倍数下Cu2O反蛋白石结构的扫描电镜照片，模 板的粒径大小为370nm
1.1 相关概念介绍
光子晶体是一种介电常数随空间周期性变化 的新型光学微结构材料。 异质结是指两种不同的半导体相接触所形成 的界面区域。
不同周期结构的光子晶体组成的异质结叫做 光子晶体异质结。
1.2 研究 背景
光子晶体完全依靠自身结构就可实现带阻滤 波，且结构比较简单，在微波电路、微波天线等 方面均具有广阔的应用前景。 所以从事光子晶体的研究具有重要的意义。
• 2.3单层反蛋白石晶体的制备及其特性分析-TiO2
单层反蛋白石晶体-ZnO
用电化学沉积法制备ZnO反蛋白石结构
ZnO反蛋白石结构的光学照片，使用模板为370nm
单层反蛋白石晶体-ZnO
不同放大倍数下ZnO反蛋白石结构的扫描电镜照片
单层反蛋白石晶体-ZnO
Zn.u.)
由上图可知，氧化亚铜反蛋白石的沉积结 果与时间有关，沉积时间越长，模板上沉积的 反蛋白石越厚。
单层反蛋白石晶体-TiO2
以有机钛盐为原料，在有机介质中 进行水解 、缩合反应，使溶液经过 溶胶―凝胶化过程，得到凝胶，凝 胶经加热(或冷冻)干燥、高温处理， 得到成品。
单层反蛋白石晶体-TiO2
TiO2反蛋白石结构的光学照片，使用模板大小分别为 325nm；415nm
1.3 研究 现状
二氧化硅模板反蛋白石结构
二氧化硅模板反蛋白石结构
二氧化硅模板反蛋白石结构是一种利用二氧化硅（SiO2）作为模板材料制备出的具有特定孔隙结构的材料。
反蛋白石结构是一种特殊的大孔结构，其特点是具有有序的、周期性的孔隙排列，类似于天然蛋白石的结构，但是孔隙的排列是相反的，因此得名“反蛋白石”。
在制备反蛋白石结构的过程中，二氧化硅模板起着至关重要的作用。
通常，模板材料需要具备一定的机械强度、热稳定性和化学稳定性，以确保在后续的制备过程中能够保持结构的稳定性。
二氧化硅模板通常是通过溶胶凝胶法制备而成，这种方法可以精确控制模板的形状和尺寸。
制备反蛋白石结构的基本步骤通常包括：
1.模板制备：通过溶胶凝胶法或其他合适的方法制备出具有特定形状和尺寸的二氧化硅模板。
2.模板处理：对模板进行表面处理，如涂覆一层或多层特定的材料，以形成反蛋白石结构的基本框架。
3.煅烧和去除模板：将处理过的模板进行煅烧，以去除模板材料，留下具有反蛋白石结构的孔隙。
4.后处理：对煅烧后的材料进行酸处理或其他化学处理，以去除残留的模板材料，并调整孔隙结构。
5.功能化：根据需要，对反蛋白石结构进行功能化处理，
如涂覆催化剂、金属纳米颗粒等，以赋予材料特定的功能。
反蛋白石结构因其独特的孔隙结构和较大的比表面积，被广泛应用于催化剂载体、吸附材料、传感器、光电化学电池等领域。
通过调整模板的形状和尺寸，可以实现对反蛋白石结构孔隙的精确控制，从而优化材料的性能。
光子晶体论文
光子晶体摘要：光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，按其空间分布分为一维、二维、三维光子晶体，一维光于晶体已得到实际应用，三维光于晶体仍处于实验室实验阶段，由于其优良的性能，未来光子晶体材料必将得到大力开发，应用前景更广泛。
本文简要的论述了光子晶体的原理，理论研究，材料制备以及相关的应用。
光子晶体材料是本世纪最具潜力的材料之一，至从上世间八十年代后期提出这一概念后。
光于材料的研究和应用得到了很太的发展，目前在光纤和半导体激光器中已得到应用，本文就光子材料的基本概念和研究现状综合评述并对其未来发展趋势作出相应预测。
关键字：光子晶体;材料制备;前景应用Hotonic crystalAbstract:photonic crystal is a photonic band gap in periodic dielectric structure material, according to their spatial distribution is divided into one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional photonic crystal, one-dimensional light in crystals have been obtained the practical application, 3D light in the crystal is still in the laboratory stage, because of its excellent performance, future photonic crystal material bound to get development, application is more extensive. This paper briefly discusses the principle of photonic crystal, theoretical research, preparation and application. Photonic crystal material is the most potential of one of the materials, to the world in the late eighty put forward this concept. Light in materials research and application has been great development, present in the fiber and semiconductor lasers have been applied, the photonic materials the basic concepts and research status are summarized and the future development trends to make the corresponding prediction.Keywords: photonic crystal material preparation and its application prospect光子晶体的原理1、什么是光子晶体光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，所谓光子带隙是由于介电常数不同的材料在空间周期性排列导致介电常数的空间周期性，使得光折射率产生周期性分布，光在其中传播时产生能带结构，在带隙中的光子频率被禁止传播，因此称光子禁带，具有光子禁带特征的材料称光子晶体。
高灵敏比色检测药物分子四环素的分子印迹凝胶光子晶体膜
高灵敏比色检测药物分子四环素的分子印迹凝胶光子晶体膜秦立彦;施冬健;陈明清;刘士荣【摘要】在过去几十年中,大量分子被研究作为模板应用于分子印迹技术从而实现分离、催化、药物输送等,然而其中对于大分子的研究仍是较少的.近年来,研究者将分子印迹技术与凝胶光子晶体结合所得分子印迹凝胶光子晶体(MIPC)方法已成为一种新型大分子检测手段,其印迹位点多少与三维孔道结构完整性是影响响应性的两个关键因素,因而选择合适的单体与适当的胶体晶体制备方法至关重要.采用一种新的功能单体衣康酸,单分子中具有两个活性羧基基团,可同时与印迹分子结合形成特异性印迹位点,同时借助"三明治"结构控制前驱液的填充有效制备反蛋白石结构,得到可无标记比色检测四环素的分子印迹凝胶光子晶体膜.以未添加印迹分子的非印迹薄膜作为对照,将洗脱胶晶模板与印迹分子的薄膜及对照薄膜分别浸入四环素检测液中,当四环素浓度由10-9～10-4 mol/L变化时,印迹薄膜的Bragg衍射峰位移达到111 nm,其宏观颜色由紫色变为黄绿色,颜色变化可由肉眼明显识别,从而实现半定量快速检测,而无印迹薄膜在相同浓度变化时Bragg衍射峰仅发生微小变化,宏观颜色变化不明显.相较于传统检测手段耗时、费力、仪器操作复杂等问题,采用分子印迹凝胶光子晶体方法灵敏、快速、操作简便,为药物分子检测提供了新的思路,有望应用于临床和食品快速检测.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】6页(P7138-7143)【关键词】光子晶体;比色检测;四环素;分子印迹;反蛋白石【作者】秦立彦;施冬健;陈明清;刘士荣【作者单位】江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214000;江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室,江苏无锡 214000;;【正文语种】中文【中图分类】O6480 引言四环素作为一种广谱类抗生素，广泛应用于养殖业，常被用作促进动物生长的饲料添加剂和延长牛奶新鲜度的食品添加剂，并长期存在滥用四环素类抗生素的状况，其残留物可能积聚在动物性产品(如牛奶，肉，奶酪，蜂蜜和鸡蛋)中，长期摄入四环素残留超标的食品会对人类健康造成一定的威胁(如日光过敏，红斑狼疮和溶血性贫血等)[1-2]，许多国家及国际组织已规定了食品中四环素最大残留限值以确保食品的安全。
仿生结构及其功能材料
仿生结构及其功能材料【摘要】种类繁多的生物界经过45亿年长期的进化其结构与功能已达到近乎完美的程度，实现了结构与功能的统一。
近年来，仿生结构及其功能材料受到越来越多的关注。
本文介绍了光子晶体材料、仿生空心结构材料、仿生离子通道、仿蜘蛛丝超韧纤维、仿生特殊浸润性表面、仿生高强超韧复合材料及仿骨材料、仿生高黏附材料及其他仿生材料的研究现状，并概要展望了其发展趋势。
【关键词】仿生合成，结构材料，功能材料1. 引言自然界中的动植物经过45亿年物竞天择的优化，其结构与功能已达到近乎完美的程度[1]。
自古以来，自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。
在古代，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车；受草叶的齿形边缘的启发发明了锯；受蜘蛛网的启发发明了渔网，等等。
近代，人们模仿鸟类飞行制造出飞机；模仿昆虫的单、复眼发明了复眼照相机；模仿蝙蝠回声定位发明了雷达；受响尾蛇的启发而发明红外线探测器；受海豚本能的启示而研究声纳；根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；通过对萤火虫和海蝇的发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。
一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。
仿生学一词是由美国斯梯尔(Jack Ellwood Steele)根据拉丁文“bion”(生命方式的意思)和字尾“ic”(“具有……的性质”的意思)构成的。
1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。
它是研究生物系统的结构、性质、原理、行为以及相互作用，从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。
简言之，仿生学就是模仿生物的科学。
仿生学是在生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴科学。
随着化学、材料学、分子生物学、系统生物学以及纳米技术的发展，仿生学向微纳结构和微纳系统方向发展将是仿生学前沿的一个重要分支。
三维有序大孔(3DOM)材料的制备与应用
三维有序大孔(3DOM)材料的制备与应用赵艳鹏;樊惠玲;杨晓旸;薛飞;董先彬;梁丽彤;上官炬【摘要】三维有序大孔(3DOM)材料具有孔径均一、排列有序和孔间贯通的独特结构,近年引起广泛关注.介绍了采用胶晶模板法制备3DOM材料的方法,综述了3DOM材料在电极材料、电化学生物传感器、光子晶体和催化化工等领域的研究应用,指出3DOM结构在金属氧化物脱硫领域的巨大优势.%Three-dimensionally ordered macroporous(3D0M) materials have attracted much attention because of their properties of uniform macropores, ordered arrangement, thorough channels in recent years. The preparation of 3 DOM materials by using the colloidal crystal templating method was introduced. The research on the application of 3 DOM in the fields of electrode materials, electrochemical biosensors, photonic crystals and catalytic chemistry were also summarized. The great advantage of 3DOM structure in the sorbent for desulfurization was pointed out.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2012(020)008【总页数】5页(P1-5)【关键词】催化化学;三维有序大孔;胶晶模板法;合成方法【作者】赵艳鹏;樊惠玲;杨晓旸;薛飞;董先彬;梁丽彤;上官炬【作者单位】太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TQ426.65;O643.36三维有序大孔(3DOM)材料，是一类孔径大于50 nm的新型大孔材料，具有大孔孔径均一、孔道排列整齐有序和大孔之间有小窗口连通的独特结构，构成内部交联的三维大孔网络，因而具有高的比表面积和大的孔体积。
光子晶体水凝胶传感器的研究进展
光子晶体水凝胶传感器的研究进展光子晶体水凝胶传感器在一定外界条件刺激下，其水凝胶体系会发生膨胀或收缩，进而引起光子晶体的光子带隙改变而产生响应。
本文主要对光子晶体水凝胶传感器的原理及应用现状进行了综述，并提出了展望。
标签：光子晶体；水凝胶；传感器1 前言光子晶体是由2种或2种以上具有不同介电常数（折射率）的材料在空间按照一定的周期顺序排列所形成的具有有序结构的材料。
电磁波在这种材料中传播时会受到由电介质构成的周期势场的调制，从而形成类似于半导体能带结构的光子能带。
光子能带之间如果没有重叠，就会形成光子带隙。
频率落在带隙中的光子无法在光子晶体中传播，所以光子晶体又被称为光子禁带材料[1，2]。
按光子晶体折射率变化的周期性，可将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体，见图1。
一维光子晶体是指在一个方向上具有光子带隙的材料，图1-A是简单的一维光子晶体结构，它是由2种介质交替叠层而成的。
在二维方向上具有光子带隙的材料叫二维光子晶体。
典型的二维光子晶体结构（如图1-B）是由许多二维介质棒平行而均匀地排列而成。
三维光子晶体是指在全方位上都有光子带隙的材料（如图1-C），落在带隙中的光，在任何方向上都被禁止传播[3]。
光子晶体会产生特征性的Bragg衍射，衍射峰的波长表达式为：kλ=2d（neff2-sin2θ）1/2，其中k 为衍射级数，neff为光子晶体的平均折射率，θ为光线入射的角度（如图1-D）。
由表达式可知，Bragg 衍射峰的波长取决于材料平均折射率neff和晶格参数d。
通过改变晶格参数调节光子禁带结构从而使Bragg衍射峰发生位移的主要是一些柔性的胶体光子晶体[4]，如水凝胶包埋的胶体光子晶体，填充有弹性体的胶体光子晶体等。
其中将水凝胶与光子晶体结合在一起制备出具有自表达特性的光子晶体水凝胶传感器已成为研究的热点。
凝胶是指含大量溶剂的三维网状结构的高分子聚合物。
其网络结构一般由大分子主链及含有亲水基团和疏水基团的侧链构成[5]。
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反蛋白石结构材料的制备与应用
反蛋白石材料是一类新型结构材料，具有广泛的应用前景。
在过去，人们对蛋
白石结构材料进行了广泛地研究，但随着时代的变迁和科技的进步，反蛋白石结构材料成为了一个研究的热点。
在本文中，我们将探讨反蛋白石结构材料的制备与应用。
一、制备
反蛋白石结构材料是由一些特殊的化学组成构成的，在制备时需要一定的技术
和工艺。
现阶段，国内外学者们已经掌握了多种反蛋白石结构材料的制备方法，其中最常见的包括：
1. 模板法
模板法是一种制备反蛋白石结构材料的常用方法。
在制备反蛋白石结构材料时，通过特定的模板和前驱物进行反应，从而得到期望的反蛋白石结构材料。
这种方法制备的反蛋白石结构材料，形状规则、孔径大小均匀。
2. 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种简单的方法，可以制备出多种不同形态的反蛋白石结构材料。
该方法利用可溶性前体的溶解和水解，产生胶体，最后形成固体。
这种方法制备的反蛋白石结构材料，孔径大小可以控制，但形状不规则。
此外，还有许多其他方法可以制备反蛋白石结构材料，如热处理法、电化学沉
积法和气相沉积法等。
这些制备方法各有特点，在不同的应用方面都有其独特的优势。
在制备反蛋白石结构材料时，常常需要考虑到很多因素，如反应时间、反应温度、前驱物浓度、pH值等。
这些因素的不同组合会导致不同的孔径大小和分布，
进而影响反蛋白石结构材料的应用。
因此，制备反蛋白石结构材料需要一定的技术和经验。
二、应用
反蛋白石结构材料具有多种应用前景，主要体现在以下几个方面：
1. 吸附材料
反蛋白石结构材料具有大量、均匀的孔径结构，这使其成为一种理想的吸附材料。
通过调节其孔径大小和分布，可以使其对不同分子具有高度选择性的吸附作用。
目前，反蛋白石结构材料已广泛应用于污水处理、环境保护、食品加工等领域。
2. 催化剂载体
反蛋白石结构材料还可以用作催化剂载体，将催化剂固定在孔道结构中，从而
提高催化剂的活性和稳定性。
通过改变反蛋白石结构材料的孔径大小和分布，可以实现对催化反应的选择性，进而提高反应的效率和品质。
3. 分离材料
反蛋白石结构材料的孔径大小范围广，可达到几十纳米至几微米级别，与目前
传统的分离材料相比，具有更高的分离效率和分离效果。
因此，反蛋白石结构材料已被广泛应用于化学分离、生物分离、分子分离等领域。
4. 其他应用
反蛋白石结构材料还可以应用于药物缓释、电子器件、能源材料等领域。
其中，反蛋白石结构材料在药物缓释领域的应用广泛，可以通过调节孔径大小和分布，实现对药物的控制释放，降低药物代谢和副作用。
总之，反蛋白石结构材料是一类新型的结构材料，具有广泛的应用前景。
通过
制备不同形态、大小和分布的反蛋白石结构材料，可以实现其在吸附、催化、分离、
药物缓释等领域的应用。
未来，随着制备技术和应用领域的不断拓展，反蛋白石结构材料的应用前景将更加广阔。