Page 50 - 精细化工2019年第10期

第 36 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.36, No.10
2019 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2019

功能材料
形状记忆光子晶体对发光的可逆调控及图案化

*
常屏南，牛文斌 ，张淑芬
（大连理工大学 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116000）

摘要：光子晶体是一种介电常数周期性排列的人工晶体，得益于其能带结构，光子晶体能够对荧光物质的发光
进行调控。以质量比为 1∶5 的聚乙二醇（600）双丙烯酸酯（PEGDA）和四官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（PUA）
构建了共聚物体系，使用去模板法制备了形状记忆反蛋白石光子晶体（SMPCs），考察了 SMPCs 对荧光客体发
光的调控。结果表明：这种 SMPCs 对荧光素染料的发光抑制效果达到 83%，同时由于共聚物的塑性形变，材料
表面能够进行压力编译及温度触发恢复。利用上述特性，SMPCs 光子晶体微结构能够进行可逆转变，进而实现
了对荧光客体发光的可逆调控。在材料表面完成了数字图章、100 μm 光栅和 50 μm×50 μm 点阵掩模版的图案
化处理，在不同光学条件下能够呈现出不同的图案化状态。
关键词：光子晶体；形状记忆聚合物；自发辐射；荧光发射调制；图案化；功能材料
中图分类号：O734 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 10-2016-07

Reversible Luminescence Modulation and Patterning Performances
Enabled by Shape Memory Photonic Crystals

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CHANG Ping-nan, NIU Wen-bin , ZHANG Shu-fen
（State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116000, Liaoning, China）

Abstract: Photonic crystals are artificial crystals whose dielectric constant varies periodically as the light
wavelength. Benefited from the band structure, photonic crystals can modulate the luminescence of
fluorescent materials. Shape memory photonic crystals (SMPCs) were constructed through de-template
method using polyethylene glycol (600) diacrylate (PEGDA) and tetrafunctional aliphatic polyurethane
acrylate (PUA) copolymer system with a mass ratio of 1∶5. And then, the effect of SMPCs on the
luminescence of fluorescent objects embedded in it was investigated. The results showed that the SMPCs
had a luminescent inhibition effect of 83% on fluorescein dyes. Due to the plastic deformation of copolymer,
the SMPCs have good pressure compilation and temperature trigger recovery performance. Based on the
mentioned above features, the SMPCs can carry out reversible transformation between diverse microstructures,
and then realize the reversible modulation of luminescence. Digital stamp, 100 μm grating and 50 μm×
50 μm dot matrix photomask were patterned on the surface of SMPCs, which could present diverse patterns
under different optical conditions.
Key words: photonic crystals; shape memory polymer; spontaneous radiation; luminescence modulation;
patterning; functional materials

光子晶体是一种具有不同折射率的材料周期性 殊的结构和性能，光子晶体能够对发光材料的自发
排列形成的微观有序的新型光学材料，当电磁波在 辐射进行调控。根据费米黄金规则，在特定的自发
其中传播时，会发生周期性的布拉格衍射，形成光 辐射波长范围内，发光材料自发辐射的速率与原子
[5]
子带隙，即特定波长的光不能传播 [1-4] 。基于这种特 周围的光子态密度呈正比 。大量报道证实了光子

收稿日期：2019-01-21; 定用日期：2019-04-01; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190069
基金项目：国家自然科学基金（21506023）；辽宁省自然科学基金（20180550501）；国家自然科学基金重点项目（21536002）
作者简介：常屏南（1995—），男，硕士生，E-mail：pnchang@foxmail.com。联系人：牛文斌（1984—），男，副教授，E-mail：niuwb@
dlut.edu.cn。