【摘 要】
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氧化钨是一种多功能无机氧化物材料,也是光致变色性能最优材料之一。近几十年来,由于氧化钨纳米材料的纳米特性,使材料本身性能大幅度提高,并受到大量科研人员的关注,但是氧化钨还存在一些问题,比如晶相结构不稳定、光变色响应时间长、寿命短等。本文利用简单的水热法制备氧化钨纳米粉体,研究合成纳米粉体的形貌和晶体结构以及光性能测试。选取性能最好的氧化钨纳米粉体材料,利用涂层方法制备具备光致变色的复合膜、纱线和织
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氧化钨是一种多功能无机氧化物材料,也是光致变色性能最优材料之一。近几十年来,由于氧化钨纳米材料的纳米特性,使材料本身性能大幅度提高,并受到大量科研人员的关注,但是氧化钨还存在一些问题,比如晶相结构不稳定、光变色响应时间长、寿命短等。本文利用简单的水热法制备氧化钨纳米粉体,研究合成纳米粉体的形貌和晶体结构以及光性能测试。选取性能最好的氧化钨纳米粉体材料,利用涂层方法制备具备光致变色的复合膜、纱线和织物;采用水溶液聚合法制备聚丙烯酰胺/氧化钨复合水凝胶,并利用光学性能测试进行分析。主要的研究工作如下:选用钨酸钠二水化合物作为制备氧化钨纳米粉体的主要材料,并加入草酸药品作为辅助功能以及催化功能放入硫酸钾,搅拌均匀,放入到反应釜中反应一段时间,最终得到纳米钨纳米片,其大小尺寸范围为300-600nm。选取性能最好的氧化钨纳米片,在紫外灯的辐射下,粉体在5s内发生颜色变化,5s以后颜色逐渐加深,因此制备的氧化钨纳米粉体具有在几秒的时间,颜色发生变化效果。在制备光致变色复合膜/棉纱线/棉织物的实验过程中,采用氧化钨(WOx)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原材料,利用涂层技术的方法制备WOx/PVP复合涂层溶液,将WOx/PVP涂层溶液,涂覆整理到PET/棉纱线/棉织物上,得到光变色复合膜/纱线/织物。所制得复合膜/纱线/织物,在紫外光的辐射下都发生颜色变化。制备的复合膜具备良好的光变色可逆性能,在紫外灯的辐射下其吸收光谱,着色状态从～0.267增加到～0.576,80℃加热下颜色再恢复到～0.269,恢复能力接近100%,表明了光致变色材料的可逆性;且在温度为80℃加热条件下,褪色状态最好,制备的光致变色复合膜,经过10次循环的着色-褪色状态后,复合膜的颜色变化还是很明显的,说明该方法制备的复合膜材料具有良好的光致变色可逆性的效果。将制备好的复合棉纱线进行力学测试,涂层纱线的强力比纯棉纱明显增加,用来编织各种功能性织物。采用水溶液聚合法,制备光致变色水凝胶,放置在紫外灯下辐射,在30s内颜色发生变化。综上所述,利用水热法制备的氧化钨纳米粉体,该方法制备的氧化钨纳米粉体具有绝对的优势和条件,在柔性材料领域存在巨大应用潜力;采用水热法制备的氧化钨粉体材料与PVP混合,涂覆在PET/纱线/织物上,制备出具有光致变色性能的复合膜/纱线/织物,扩展了氧化钨在复合膜/纱线/织物方面的应用领域。同时探索出一种基于无机光变色材料与无毒高分子材料聚丙烯酰胺结合,得到光致变色水凝胶可靠的方法,成功探究了以水凝胶为基底,在光致变色水凝胶光刻、可擦写光学器件等领域的应用。
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