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将纳米粒子掺入到透明聚合物中,可以给聚合物带来新的功能,其难点是要避免纳米粒子的团聚。因此关键问题是要发展适当的合成方法,使纳米粒子均匀分散到有机疏水矩阵中,随后又能将它的功能赋予给聚合物,同时本身不会聚集。具体选用哪种方法是根据纳米粒子的性质和聚合物矩阵的形成过程来决定的。
反相微乳液法是一种重要的制备纳米复合材料的方法,反相(油包水)微乳液是一种各向同性、透明、热动力学稳定的体系,它是由在富油的连续相中分散着许多表面活性剂包裹的水液滴所组成的。乳液中分散的水液滴是合成纳米粒子的空间反应器,因为水合的体积是可控的,从而可以控制纳米粒子的尺寸。当纳米粒子形成后并均匀的分散到乳液的微胶束中时,而所包围的油相又为可聚合的液态单体,此时就可以将该微乳液聚合,这样就得到了透明的纳米复合材料。用这种方法制备无机/有机杂化材料的优点是它简化了用有机物修饰纳米粒子的步骤,而且也不需要将这些修饰好的纳米粒子再分散到有机物前驱体中。我们用反相微乳液法制备了La0.45Ce0.45Tb0.1PO4纳米粒子和CeF3:Tb3+纳米粒子,由该方法制备的这两种纳米粒子尺寸分布均匀。随后将混有这两种纳米粒子的微乳液聚合,就得到了纳米复合材料,它们在可见光谱范围内具有高度的透明性,在紫外灯激发下都会发出Tb3+的特征发光-绿光。
用直接分散原位聚合法制备了β-NaYF4:Yb3+,Er(Tm3+)/PMMA和β-NaYF4:Yb3+,Er3+(Tm3+)/PS上转换发光纳米复合材料。由于使用的是光聚合法,反应速度快,在纳米粒子聚集之前,混合悬浊液就已经聚合成固态材料了。所得到的β-NaYF4:Yb3+,Er3+(Tm3+)/PMMA和β-NaYF4:Yb3+,Er3+(Tm3+)/PS纳米复合材料在可见光区具有高度的透明性,在980 nm激光器激发下,Yb3+/Er3+体系发出绿光,Yb3+/Tm3+体系发出蓝光。
这些纳米复合材料可以作为将来的三维显示材料,也可用于光电设备上的变频器。反相微乳液法和直接分散原位聚合法都可以被延伸去制备其它的纳米复合材料。