一种热致相变温度可视化材料及其制备方法及应用技术

本发明专利技术属于物理传感技术领域，具体涉及一种热致相变温度可视化材料，所述相变复合材料包括相变聚合物和有机荧光分子；所述相变聚合物与有机荧光分子的质量比为20000:1

【技术实现步骤摘要】
一种热致相变温度可视化材料及其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于物理传感
，具体涉及一种热致相变温度可视化材料及其制备方法，以及基于所述相变材料的温度可视化检测方法、检测器件和信息加密方法。

技术介绍

[0002]温度是人类日常生活、科研与工业领域中非常重要的基本物理参数之一，对温度的灵敏检测及可视化指示具有重要意义。目前，基于传统的不同类型及原理的温度传感器如热电偶、热电阻及辐射温度计等大多只能应用于传统场合，不能满足某些领域如强磁场、强腐蚀环境、细胞内温度传感的要求。
[0003]与传统温度传感器相比，发光温度传感器具有响应时间快、空间分辨率高、抗电磁干扰等优点，因而在诸如活细胞分析、极端环境中温度传感等方面具有广阔的应用前景。目前，发光温度传感器大多基于稀土发光材料、有机荧光小分子材料等，根据其发光波长位置、发光强度或发光寿命等参数的温度响应性而实现温度传感。然而目前用于发光温度传感器的稀土发光材料、有机荧光小分子材料大多具有合成复杂、成本较高、响应结果难以可视化、响应传感温度难以调节或调节范围较窄等不足之处。

技术实现思路

[0004]为改善现有技术的不足，本专利技术提供一种具有温度响应性的相变复合材料，所述相变复合材料包括相变聚合物和有机荧光分子。
[0005]根据本专利技术的实施方案，所述相变聚合物与有机荧光分子的质量比为20000:1
‑
100:1，优选地，所述相变聚合物与有机荧光分子的质量比为10000:1
‑
1000:1，更优选地，所述相变聚合物与有机荧光分子的质量比为8000:1
‑
5000:1。
[0006]根据本专利技术的实施方案，所述相变聚合物选自包括多糖、多糖衍生物、聚丙烯酰胺、聚环氧烷中的至少一种。优选地，所述相变聚合物选自包括纤维素、纤维素衍生物、聚(N
‑
取代)丙烯酰胺、聚环氧烷中的至少一种，例如为纤维素醚。
[0007]根据本专利技术的实施方案，所述纤维素选自微晶纤维素、棉浆粕、木浆粕、竹浆粕、草浆粕、脱脂棉、甘蔗渣、木材和从植物秸秆中制得的纤维素中的至少一种。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述纤维素衍生物选自纤维素酯、纤维素醚、纤维素接枝共聚物中的至少一种。
[0009]优选地，所述纤维素酯选自醋酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、纤维素硝酸酯、纤维素苯甲酸酯、纤维素肉桂酸酯中的至少一种。
[0010]优选地，所述纤维素接枝共聚物例如为纤维素接枝聚N
‑
异丙基丙烯酰胺。
[0011]优选地，所述纤维素醚选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
[0012]优选地，所述聚(N
‑
取代)丙烯酰胺选自聚N
‑
异丙基丙烯酰胺、聚N
‑
(2
‑
羟丙基)丙烯酰胺、聚N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
聚己内酯、聚N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
丙烯酸共聚物中的至少一
种。
[0013]优选地，所述聚环氧烷选自聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丙烷环氧乙烷共聚物中的至少一种。
[0014]优选地，所述相变聚合物例如为羟丙基纤维素和/或羟丙基甲基纤维素。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述有机荧光分子选自包括卟啉类荧光分子、螺环类荧光分子、罗丹明类荧光分子、聚集诱导发光类荧光分子、其他荧光分子中的至少一种。
[0016]优选地，所述卟啉类荧光分子选自原卟啉、四苯基卟啉、四甲氧基卟啉、四吡啶基卟啉中的至少一种。
[0017]优选地，所述螺环类荧光分子选自螺吡喃、螺噁嗪中的至少一种。
[0018]优选地，所述罗丹明类荧光分子选自罗丹明B、罗丹明110、罗丹明123、罗丹明6G、羧基四甲基罗丹明、四甲基罗丹明乙酯中的至少一种。
[0019]优选地，所述聚集诱导发光类荧光分子选自四苯基乙烯、四苯基乙烯衍生物、四苯基噻咯、四苯基噻咯衍生物中的至少一种。
[0020]优选地，所述其他荧光分子选自芘、苝、尼罗红、荧光素(例如异硫氰酸荧光素)、吖啶橙中的至少一种。
[0021]优选地，所述有机荧光分子例如为尼罗红或异硫氰酸荧光素。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述相变复合材料还包括阴离子，所述阴离子选自简单阴离子、含氧酸根阴离子、有机酸根阴离子和其他阴离子中的至少一种。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述简单阴离子选自F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、S2‑
、P3‑
中的至少一种。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述含氧酸根阴离子选自BO
33
‑
、CO
32
‑
、NO3‑
、SO
42
‑
、HSO4‑
、PO
43
‑
中的至少一种。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述有机酸根阴离子选自HC2O4‑
、HCO2‑
、C2O42‑
、C2H3O2‑
中的至少一种。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述其他阴离子选自SCN
‑
、HS
‑
、NH2‑
中的至少一种。示例性地，所述阴离子为Cl
‑
。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述相变复合材料的形态为溶液、膜、微球、胶束或凝胶。
[0028]根据本专利技术的实施方案，当所述相变复合材料为溶液时，所述复合材料还包括溶剂，所述溶剂选自包括水，所述溶液的浓度为0.1mg.mL
‑1‑
100mg.mL
‑1，优选地，所述溶液的浓度为1mg.mL
‑1‑
80mg.mL
‑1，更优选地，溶液的浓度为20mg.mL
‑1‑
50mg.mL
‑1。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述溶液中相变聚合物的浓度为1wt％
‑
10wt％，优选所述溶液中相变聚合物的浓度为3wt％
‑
8wt％，例如为5wt％
‑
6wt％。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述有机荧光分子的浓度为5μg.mL
‑1‑
500μg.mL
‑1，优选所述有机荧光分子的浓度为20μg.mL
‑1‑
300μg.mL
‑1，例如为100μg.mL
‑1‑
200μg.mL
‑1。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述阴离子的浓度为0
‑
5mol.L
‑1，优选所述阴离子的浓度为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有温度响应性的相变复合材料，其特征在于，所述相变复合材料包括相变聚合物和有机荧光分子；所述相变聚合物与有机荧光分子的质量比为20000:1
‑
100:1。2.根据权利要求1所述的具有温度响应性的相变复合材料，其特征在于，所述相变聚合物与有机荧光分子的质量比为10000:1
‑
1000:1。优选地，所述相变聚合物选自包括多糖、多糖衍生物、聚丙烯酰胺、聚环氧烷中的至少一种，优选所述相变聚合物选自包括纤维素、纤维素衍生物、聚(N
‑
取代)丙烯酰胺、聚环氧烷中的至少一种。3.根据权利要求1所述的具有温度响应性的相变复合材料，其特征在于，所述有机荧光分子选自包括卟啉类荧光分子、螺环类荧光分子、罗丹明类荧光分子、聚集诱导发光类荧光分子、其他荧光分子中的至少一种。优选地，所述相变复合材料还包括阴离子，所述阴离子选自简单阴离子、含氧酸根阴离子、有机酸根阴离子和其他阴离子中的至少一种。优选地，所述相变复合材料的形态为溶液、膜、微球、胶束或凝胶。4.根据权利要求3所述的具有温度响应性的相变复合材料，其特征在于，当所述相变复合材料为溶液时，所述复合材料还包括溶剂，所述溶剂选自包括水，所述溶液的浓度为0.1mg.mL
‑1‑
100mg.mL
‑1。优选地，所述溶液中相变聚合物的浓度为1wt％
‑
10wt％。优选地，所述有机荧光分子的浓度为5μg.mL
‑1‑
500μg.mL
‑1。优选地，所述阴离子的浓度为0
‑
5mol.L
‑1。5.根据权利要求1至3任一项所述的具有温度响应性的相变复合材料，其特征在于所述相变复合材料包括至少一个响应温度，当环境温度高于/低于响应温度时，所述相变复核材料的特征光谱信号发生变化；优选地，所述特征信号为光吸收信号或荧光信号，例如为透明度信号、荧光波长信号、荧光强度信号。6.根据权利要求1至3任一项所述的具有温度响应性的相变复合材料，所述相变复合材料例如为羟丙基纤维素与尼罗红的水溶液(简称为HPC@NR)，其中，羟丙基纤维素的质量浓度为1wt％，尼罗红的质量浓度为5
×
10
‑3mg
·
mL
‑1。优选地，所述HPC@NR的响应温度为40℃，当温度高于45℃时，所述HPC@NR的荧光强度随温度升高而增强。优选地，所述相变复合材料例如为羟丙基甲基纤维素与尼罗红的水溶液(简称为HPMC@NR)，其中，羟丙基纤维素的质量浓度为1wt％，尼罗红的质量浓度为5
×
10
‑3mg
·
mL
‑1。优选地，所述HPMC@NR的响应温度为60℃，当温度大于60℃时，所述HPMC@NR的荧光强度随温度升高而...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗喜，田卫国，张军，余坚，张晓程，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：