一种粒径可控激光散射体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种粒径可控激光散射体及其制备方法与应用。所述激光散射体具有由纳米颗粒相互连接形成的三维多孔网络结构，所述纳米颗粒的粒径为5～1000nm，所述粒径可控激光散射体在200～2500nm波长内的透光率为0～90％，反射率为0～99％。所述制备方法包括：有机硅氧烷前驱体在催化剂条件下水解缩聚形成凝胶，通过溶剂置换、改性以及干燥步骤，得到粒径可控激光散射体。本发明专利技术还公开一种激光荧光照明器件及激光荧光照明材料。本发明专利技术的粒径可控激光散射体具有高散射率，可将高度集中的激光源散射为三维均匀的光源，同时制备工艺简洁，反应条件温和，在激光照明、激光散射、激光显示和激光防护等领域具有巨大应用前景。显示和激光防护等领域具有巨大应用前景。显示和激光防护等领域具有巨大应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种粒径可控激光散射体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种粒径可控激光散射体及其制备方法与应用，属于纳米光学材料


技术介绍

[0002]工业化国家每年约有5～15％的电能消耗用于光学照明。固态照明(发光二极管(LED)、激光二极管(LD))具有高转化效率和使用寿命，预计到2035年将取代所有传统光源。目前，基于荧光粉转换白光的LED是最高效的照明灯具。然而，LED有一个致命的限制，称为“效率下降”，即随着输入功率密度的增加，效率会出现明显的非热下降，使LED只能在非常低的输入功率密度(电流密度～0.01kAcm
‑2)下使用。与LED相比，输出功率随电流线性增加的LD不会表现出这种效率下降，LD可以在更高的电流密度(>10kAcm
‑2)下工作，峰值效率接近于LED。此外，LD具有长照射距离，以及紧凑结构的优点，使其有可能成为新一代的光源。然而光束高度集中的LD不能满足照明所需的3D均匀光强，必须要用高散射材料将激光束散射为柔和均匀的光束。
[0003]根据材料光散射的机理和部位不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粒径可控激光散射体，其特征在于，所述粒径可控激光散射体具有由纳米颗粒相互连接形成的三维多孔网络结构，所述纳米颗粒的粒径为5～1000nm，所述三维多孔网络结构包括孔径在2nm以下的微孔、孔径为2～50nm的介孔和孔径为50nm～100μm的大孔，所述纳米颗粒的组成包括二氧化硅、聚甲基半硅氧烷中的任意一种或两种的组合；所述粒径可控激光散射体在可见光范围内的透光率为0～90％，所述粒径可控激光散射体在可见光范围内的反射率为0～99％，所述粒径可控激光散射体能够将200～2500nm波长范围内的激光光源散射为三维均匀的光源。2.根据权利要求1所述的粒径可控激光散射体，其特征在于：所述纳米颗粒的形态包括球体、椭球体、不规则体中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述纳米颗粒的粒径为10～100nm；和/或，所述粒径可控激光散射体的宏观形态包括球体、立方体、圆柱体、椭球体和圆锥体中的任意一种或两种以上的组合，优选为球体；和/或，所述粒径可控激光散射体在可见光范围内的透光率为0～80％，优选为0.1～10％；和/或，所述粒径可控激光散射体在可见光范围内的反射率为30～60％；和/或，所述粒径可控激光散射体的密度为50～1000mg/cm3，优选为50～200mg/cm3；和/或，所述粒径可控激光散射体的比表面积为50～1200m2/g，优选为200～800m2/g，孔容为0.1～3.0cm3/g，优选为0.5～2cm3/g，孔隙率为10～99％，优选为70～95％；和/或，所述粒径可控激光散射体能够将400nm～800nm波长范围内的激光光源散射为三维均匀的光源；和/或，所述粒径可控激光散射体长期使用温度在400℃以上；和/或，所述粒径可控激光散射体激光损伤阈值在2000W/cm2以上。3.如权利要求1
‑
2中任一项所述粒径可控激光散射体的制备方法，其特征在于，包括：1)将有机硅氧烷前驱体溶于溶剂中，加入可选择性加入的表面活性剂，形成前驱体溶液；2)向步骤1)所获前驱体溶液中加入酸催化剂和碱催化剂，经水解和缩聚反应得到激光散射体凝胶；3)对步骤2)所获激光散射体凝胶进行溶剂置换、表面改性以及干燥处理，获得粒径可控激光散射体。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述有机硅氧烷前驱体包括正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述溶剂与有机硅氧烷前驱体的摩尔比为10
‑1～102：1，优选为1～10：1；和/或，所述表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述表面活性剂与有机硅氧烷前驱体的摩尔比为0～1：1，优选为0～10
‑2：1；和/或，步骤2)中，所述酸催化剂包括甲酸、乙酸、硫酸、硝酸、盐酸中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述酸催化剂与有机硅氧烷前驱体的摩尔比为10
‑1～10
‑6：1，优选为10
‑3～10
‑5：1；和/或，所述碱催化剂包括氨水、尿素、三乙胺、四甲基氢氧化铵、碳酸钠中的任
意一种或两种以上的组合；和/或，所述碱催化剂与有机硅氧烷前驱体的摩尔比为10
‑1～10
‑7：1，优选为10
‑4～10
‑6：1；和/或，所述水解缩聚反应的时间为0.1～24h，水解缩聚反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学同，季小飞，杜煜，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：