本发明专利技术公开了一种三维有序大孔钙钛矿热致变色材料及其制备方法，采用垂直沉积方法将单分散的聚苯乙烯PS胶体微球沉积到洁净干燥的石英玻璃片上，组装成三维有序排列的PS胶体晶体模板；将La1-xAxMn03(A＝Ca和/或Sr；0＜x＜0.3)的前驱物溶液填充到PS胶晶模板间隙中去；经过干燥和煅烧除去PS胶体晶体模板，得到三维有序大孔的钙钛矿热致变色材料，其表面和内部均匀分布着亚微米尺度的孔洞。本发明专利技术保持现有大块状材料的热致变色性能；具有周期性排列的三维空间网状结构；制备该材料用料少且各组分混合均匀。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热致变色材料技术，特别是一种。
技术介绍
掺杂锶和钙的锰酸镧是具有钙钛矿结构的热致变色可变发射率材料，该材料在航天器的热控制领域有着良好的应用前景。研究表明，当温度在173K-37;3K间变化时，钙钛矿氧化物材料热辐射表面的发射率产生较大变化。当温度低于相转变温度时表现为有较低发射率的金属性；而当温度高于相转变温度时表现为有较高发射率的绝缘体性。利用热致变色材料制作的热控涂层，贴覆于控温设备表面，可以根据设备的温度水平，自动调节自身辐射特性，从而控制设备和外界环境之间的辐射能量交换，实现对设备温度的智能控制。但以往的研究只是从改变材料属性角度研究热致变色功能表面的辐射特性，实际上，热致变色功能材料表面微结构特征的变化也会引起表面辐射特性的改变。例如， 文献 1 (Genchu Tang, Thermochromic properties of manganese oxides La1^AxMnO3 (A =Ca, Ba), Materials Letters, 2008)采用固相反应法制备出了大块状的钙钛矿热致变色材料，但没有考虑材料表面微结构特征的变化对表面辐射特性的影响；文献 2(MasahiroSadakane, Facile procedure to prepare three-dimensionalIy ordered macroporous(3D0M)perovskite-type mixed metal oxides by colloidal crystal templating method, Chem Mater, 2005)采用胶晶模板法制备出了三维有序大孔的钙钛矿材料，但没有压制成薄膜状材料，这也影响了此类材料在智能热控制过程中的应用。三维有序大孔(3D0M)材料是指孔径在亚微米级尺度(0. 1 1. O微米)范围，且孔分布均勻、排列周期性强的三维网状结构材料。如果将钙钛矿热致变色功能材料制备成三维有序大孔结构，不仅温度的改变会引起表面辐射特性的变化，表面微结构的改变也会起到调节表面辐射特性的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热致变色性能好的。该材料的结构特点是以石英玻璃片为基底，将材料沉积在石英玻璃片上形成三维有序大孔的钙钛矿热致变色材料。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种三维有序大孔钙钛矿热致变色材料，以石英玻璃片为基底，将材料沉积在石英玻璃片上形成三维有序大孔(3D0M)钙钛矿热致变色材料。一种三维有序大孔钙钛矿热致变色材料的制备方法，步骤如下第一步，采用垂直沉积方法将单分散的聚苯乙烯PS胶体微球沉积到洁净干燥的石英玻璃片上，组装成三维有序排列的PS胶体晶体模板；第二步，将LEthAxMnO3 (A = Ca和/或Sr ;0 < χ < 0. 3)的前驱物溶液填充到PS胶晶模板间隙中去；第三步，经过干燥和煅烧除去PS胶体晶体模板，得到三维有序大孔的钙钛矿热致变色材料，其表面和内部均勻分布着亚微米尺度的孔洞。本专利技术与现有技术相比，其显著优点(1)保持现有大块状材料的热致变色性能。 掺杂锶和钙的锰酸镧是具有钙钛矿结构的热致变色材料。三维有序大孔钙钛矿材料与现有大块状材料组分完全相同，只是其表面和内部结构发生变化，其仍具有热致变色性能。(2) 具有周期性排列的三维空间网状结构。由于该材料完全是PS胶体晶体模板的逆复制，其保持了高度有序的三维空间网络结构。且其孔分布均勻，孔径在亚微米尺度范围，正好处于紫外可见光波段，这对于处于紫外可见光波段的部分光的选择性吸收具有非常重要的作用。 (3)制备该材料用料少且各组分混合均勻。由于该材料是直接制备成薄膜结构材料，中间不需要经过切割等工艺，因此可以大大地节省原材料。而且，各种金属是以离子形式分散在溶液中，经过充分搅拌，金属盐是完全溶解的，这比单纯的固体混合要均勻得多。(4)可以方便地测量其光学参数。由于该材料是直接制备在石英玻璃片上的，可以根据测试需要制备成不同大小尺寸的样品，这样可以很方便地测量材料的反射、透射光谱，发射率等光学参数。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是利用胶晶模板法制备3D0M钙钛矿材料的示意图。图2是利用扫描电镜(SEM)拍摄得到的3D0M钙钛矿(a) La0.8Sr0.2Μη03和(b) La0.7Ca0.2Sr0. ^nO3材料的表面形貌图。具体实施例方式本专利技术三维有序大孔钙钛矿热致变色材料，以石英玻璃片为基底，将材料沉积在石英玻璃片上形成三维有序大孔(3D0M)钙钛矿热致变色材料，亚微米尺度(0. 1 1.0微米)的孔洞均勻分布在钙钛矿热致变色材料的表面和内部，整个材料形成三维有序排列的空间网络结构。结合图1，本专利技术三维有序大孔钙钛矿热致变色材料的制备方法，步骤如下第一步，聚苯乙烯(PQ胶体微球的制备以苯乙烯(C8H8)，氢氧化钠(NaOH)，过硫酸钾( )，苯乙烯磺酸钠(C8H7SO3Na)； 碳酸氢钾(KHCO3)，氮气(N2),去离子水(H2O)为原料，采用乳液聚合方法，通过改变实验条件，制备出粒径在200 500nm的单分散的聚苯乙烯(PS)胶体微球。第二步，聚苯乙烯(PS)胶晶模板的组装采用垂直沉积方法将单分散的聚苯乙烯PS胶体微球沉积到洁净干燥的石英玻璃片上，组装成三维有序排列的PS胶体晶体模板(简称胶晶模板)；PS胶晶模板由PS胶体微球通过垂直沉积方法来制备，垂直沉积的具体过程为将洁净干燥的石英玻璃片垂直浸入盛有PS胶体微球溶液的称量瓶中，此装置在35-45°C和60%相对湿度下静置0. 5-1. 5天， 就会在石英玻璃片表面形成一层胶体晶体模板，然后把该胶体晶体模板在75-85°C下热处理1 3h。第三步，金属盐溶液的填充 将LivxAxMnO3 (A = Ca和/或Sr ;0 < χ < 0. 3)的前驱物溶液填充到PS胶晶模板间隙中去；前驱物溶液的配制以乙醇为溶剂，将La、Ca、Sr的硝酸盐和乙酸锰配制成摩尔浓度为0. 2 1. Omol/L的前驱物溶液。前驱物溶液的填充采用浸渍_提拉方法将前驱物溶液填充到胶晶模板间隙中去，浸渍-提拉的具体过程为首先将胶晶模板垂直浸入前驱物溶液中，浸渍5 20min，然后以1 5cm/min的提拉速度勻速拉出胶晶模板。第四步，聚苯乙烯(PS)胶晶模板的去除经过干燥和煅烧除去PS胶体晶体模板，得到三维有序大孔的钙钛矿热致变色材料，其表面和内部均勻分布着亚微米尺度的孔洞。其中，干燥温度为30 60°C，干燥时间为 1 3h。煅烧过程一边以10 50mL/min的速率通入空气，一边以1 5°C /min的速率升高温度；温度从室温升到350°C后保温1 汕以除去胶晶模板，继续升温至600 800°C 后保温3h。通过上述方法制备的三维有序大孔钙钛矿热致变色材料，与大块状钙钛矿热致变色材料致密的结构不同，该材料的表面和内部均勻分布着亚微米尺度(0. 1 1. 0微米)的孔洞，整个材料形成三维有序排列的空间网络结构。图1是利用胶晶模板法制备3D0M钙钛矿材料的示意图，为验证该方法的可行性， 以IAl8Sra2MnO3和I^a7Qia2SraiMnO3材料的制备为例，采用胶晶模板法分别制备得到了三本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种三维有序大孔钙钛矿热致变色材料，其特征在于：以石英玻璃片为基底，将材料沉积在石英玻璃片上形成三维有序大孔（３ＤＯＭ）钙钛矿热致变色材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宣益民，李强，方俊飞，范德松，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：84
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