×
09.05.2019
219.017.4c63

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ МОНОДИСПЕРСНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ КРЕМНЕЗЕМА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано в химической и электронной промышленности. Фотонно-кристаллические пленки (ФК) на основе монодисперсных сферических частиц кремнезема упрочняют погружением готовых пленок в спиртовый нанозоль кремнезема на короткое время и затем сушат. Нанозоль готовят смешиванием тетраэтоксисилана с водным раствором НСl с рН 1,5 и этиловым спиртом в соотношении 3,5:1:2,5. Смесь выдерживают при температуре 65-75°С в течение 1-2 часов, затем добавляют цетилтриметиламмония хлорид в количестве 200 мг на 3 мл золя. Перед погружением подложки с ФК пленкой золь разбавляют этиловым спиртом в отношении 1:10. Изобретение позволяет получать ФК пленки с твердостью 3,5-4 по шкале Мооса и механической прочностью, сравнимой с прочностью стеклоподобного силикагеля. 1 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области получения фотонно-кристаллических (ФК) материалов, в частности фотонно-кристаллических пленок из монодисперсных сферических частиц кремнезема (МСЧК).

Уровень техники

Известен способ нанокристаллизации монокристаллических ФК опаловых пленок из лиофобных спиртовых суспензий в области подвижного мениска на плоские стеклянные подложки (Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., Плеханов А.И., академик Шабанов В.Ф. // ДАН. 2006. Т.411. №2. С.178-181 /1/; Калинин Д.В., Плеханов А.И., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. // ДАН. 2007. Т.413. №3. С.329-331 /2/; Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. // ДАН. 2008. Т.420. №.2. С.179-181 /3/).

Известен также метод получения монокристаллических ФК опаловых пленок из лиофильных суспензий в диметилсульфоксиде (ДМСО) путем гравитационной укладки МСЧК в регулярную структуру (Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. // ДАН. 2007. Т.416. №.5. С.610-615 /4/; Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. // ДАН. 2008. Т.419. №5. С.609-611 /5/).

Фотонно-кристаллические пленки, получаемые этими методами, не имеют механической прочности, поскольку МСЧК в пленке не связаны друг с другом химической связью и не имеют связи со стеклом подложки. Поэтому они легко могут быть стерты со стекла даже при случайном прикосновении. Такие пленки пригодны лишь для научных исследований.

Задачей изобретения является упрочнение готовых пленок до прочности, достаточной для их непосредственного практического применения.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в том, что ФК пленки на стеклянной подложке, полученные известными методами, например: 1) путем нанокристаллизации МСЧК из лиофобных спиртовых суспензий методом подвижного мениска и 2) методом укладки МСЧК в регулярную структуру в лиофильных суспензиях ДМСО, и не обладающие механической прочностью, погружают в заранее приготовленный спиртовый нанозоль кремнезема на короткое время (5-10 с) и сушат в вертикальном положении подложки в течение не менее 15-20 минут.

Нанозоль готовят путем смешивания тетраэтоксисилана с водным раствором HCl (рН 1,5) и этилового спирта в соотношении 3,5:1:2,5. Смесь выдерживают при температуре 65-75°С в течение 1-2 часов, затем в полученный золь наночастиц кремнезема добавляют цетилтриметиламмония хлорид (ЦТМА, Cl) в количестве 200 мг на 3 мл золя, а перед погружением подложки с ФК пленкой золь разбавляют этиловым спиртом в отношении 1:10.

Введенный в золь цетилтриметиламмония хлорид при высыхании золя играет роль стабилизатора и флокулянта.

При высыхании ФК пленки, пропитанной золем, золь, теряя растворитель - спирт, образует на поверхности частиц в местах их соприкосновения вначале пленки концентрированного золя, затем геля кремнезема и, наконец, прозрачные прочные пленки силикагеля, имеющего твердость 3,5-4 по шкале Мооса, скрепляющие МСЧК в прочную ФК структуру с достаточной механической прочностью, сравнимой с прочностью стеклоподобного силикагеля. ФК пленки после такой обработки сохраняют воздушные пустоты между МСЧК, а яркость дифракционной окраски не уменьшается. Но длина волны дифрагированного света сдвигается в длинноволновую область для ФК пленок, сложенных МСЧК с диаметром 200 нм, на 10-15 нм, а для пленок из МСЧК диаметром 250 нм - на 5-8 нм. Это свидетельствует о том, что при пропитке золем каждая частица окружена пленкой золя, которая при высыхании дает пленки силикагеля вокруг частиц и образует мостики между ними. Т.е. частицы не только несколько увеличиваются в диаметре за счет силикагеля, но и «раздвигаются» мостиками силикагеля, в результате чего увеличивается параметр решетки и возрастает длина волны дифрагированного света.

Пример осуществления способа

Вначале готовят золь наночастиц кремнезема по следующей схеме: 1) смешивают тетраэтоксисилан (Si(OC2H5)4), водный раствор соляной кислоты с рН 1,5 и этиловый спирт в соотношении 3,5:1:2,5; 2) приготовленную смесь выдерживают при температуре 65-70°С в течение 1-2 часов в закрытом сосуде для созревания золя; 3) в созревший золь для стабилизации золя вводят цетилтриметиламмония хлорид (ЦТМА, Cl) в количестве 200 мг на 3 мл золя и тщательно перемешивают; 5) полученный готовый золь разбавляют этиловым спиртом в объемном отношении 1:10. Затем в разбавленный золь на 5-10 секунд погружают стеклянную подложку с ФК пленкой на ее поверхности, извлекают и сушат в вертикальном положении в течение 10-15 минут, после чего ФК опаловая пленка приобретает механическую прочность и не может быть удалена с поверхности стекла случайными касаниями.

Описанный подход к упрочнению ФК опаловых пленок позволяет получать прочные ФК пленки, что открывает возможность их прямого функционального практического применения в ФК устройствах.

Использованные источники информации

1. Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., Плеханов А.И., академик Шабанов В.Ф. Нанокристаллизация монокристаллических пленок опала и спектральная характеристика их фотонных свойств. // ДАН. 2006. Т.411. №2. С.178-181.

2. Калинин Д.В., Плеханов А.И., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. Фотонные гетероструктуры на основе монокристаллических пленок опала. // ДАН. 2007. Т.413. №3. С.329-331.

3. Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. Послойный ступенчатый механизм роста фотонно-кристаллических опаловых пленок при их выращивании методом подвижного мениска. // ДАН. 2008. Т.420. №.2. С.179-181.

4. Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. Рост монокристаллических пленок опала из лиофильных суспензий монодисперсных сферических частиц кремнезема. // ДАН. 2007. Т.416. №.5. С.610-615.

5. Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., академик Шабанов В.Ф. Механизм укладки монодисперсных сферических частиц кремнезема в фотонно-кристаллическую пленочную структуру из лиофильных суспензий. // ДАН. 2008. Т.419. №5. С.609-611.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
10.09.2013
№216.012.67d7

Способ активации дрожжей

Способ активации дрожжей предусматривает введение в суспензию хлебопекарных дрожжей раствора нанозоля частиц аморфного кремнезема с размером частиц 6-7 нм, который перед использованием разбавляют дистиллированной водой или физиологическим раствором NaCl в воде с концентрацией NaCl 0,9% до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492230
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.07.2014
№216.012.e11d

Способ получения минеральной кремниевой воды

Изобретение относится к способу получения минеральной кремниевой воды (МКВ), предназначенной для применения в медицинских целях. Способ получения включает гидролиз тетраэтоксисилана в смеси ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl. Нанозоль получают при температуре 55-65°С в течение 1,5 часов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523415
Дата охранного документа: 20.07.2014
15.03.2019
№219.016.e07b

Способ получения композиционных оптических хемосенсорных пленок

Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к получению оптических структурированных хемосенсорных пленок на основе фотонно-кристаллической опаловой матрицы, которые могут найти применение при экспрессном анализе вредных примесей. Готовую пленку-матрицу с размером монодисперсных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399584
Дата охранного документа: 20.09.2010
15.03.2019
№219.016.e12d

Способ получения модифицированных оптических хемосенсорных пленок на основе кремнезема

Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к способу получения оптических структурированных хемосенсорных пленок на основе частиц кремнезема размером 5-8 нм с модифицированной поверхностью. Способ включает получение нанозоля сферических частиц кремнезема размером 5-8 нм из смеси:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002433084
Дата охранного документа: 10.11.2011
29.03.2019
№219.016.f4d4

Способ получения наночастиц кремнезема

Изобретение относится к получению наночастиц кремнезема. Способ включает получение нанозоля кремнезема путем гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) при соотношении ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2, = 1:5:6 и созревание нанозоля. Созревание нанозоля проводят в течение двух часов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426692
Дата охранного документа: 20.08.2011
04.04.2019
№219.016.fc62

Способ получения хемосенсорных пленок

Изобретение относится к способу получению структурированных хемосенсорных пленок на основе наночастиц кремнезема, модифицированного органическими растворителями, который включает получение золя сферических частиц кремнезема, модификацию полученного золя органическим красителем, нанесение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370310
Дата охранного документа: 20.10.2009
17.04.2019
№219.017.15c1

Способ получения композиционной оптической хемосенсорной пленки

Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к получению водостойких и термостойких структурированных хемосенсорных пленок на основе фотонно-кристаллической опаловой матрицы, которые могут найти применение при экспрессном анализе вредных примесей в газообразных и жидких отходах. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399585
Дата охранного документа: 20.09.2010
09.05.2019
№219.017.4cc1

Способ получения фотонно-кристаллических опаловых пленок

Изобретение может быть использовано для получения фотонно-кристаллических материалов из наночастиц кремнезема. Из полученной методом гидролиза тетраэтоксисилана спиртовой суспензии монодисперсных сферических частиц кремнезема седиментацией или центрифугированием осаждают монодисперсные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002389683
Дата охранного документа: 20.05.2010
+ добавить свой РИД