基于微纳光纤干涉仪的纳米复合材料光热动力学研究

作     者：陈朝衍 

作者单位：暨南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄赟赟

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：微纳光纤干涉仪 光热动力学 纳米复合材料 石墨烯 二硫化钼 

摘      要：人们对身体健康的需求推动了生物医学药物开发和诊疗手段的进步。在信息技术的推动下,微纳光纤传感器结合纳米复合材料成为了备受关注的研究领域。其中,微纳光纤传感器是近几十年发展起来的特殊器件,许多传统光纤结构在加工到亚波长尺度的时候,会表现出一些特殊的现象,这使得微纳光纤传感器在许多交叉学科领域取得了许多新的成果,特别是用于纳米复合材料研究上。近年来,新型近红外（NIR）光热纳米材料的设计和开发受到了极大的关注,此类材料的光热动力学过程及光热机制的深入挖掘,对材料的设计及制备具有重要的指导意义,但目前仍没有完善的仪器可实现这些材料光热动力学过程的原位监测。虽然动态光散射、吸收光谱法、红外热像仪等已经被用于观察光热过程中的变化,但它们需要大型仪器,在实时原位监测时经常遇到困难。基于此,本论文介绍了一种基于硅基微纳纤维干涉仪的光热复合材料光热过程原位监测的方法,它依靠探测纳米复合基体的局部折射率（RI）变化或局部温度变化来监测光热动力学过程。主要研究内容如下:1.基于微纳光纤M-Z干涉仪对氧化石墨烯（GO）基温敏性复合材料的光热动力学过程进行监测。以氧化石墨烯-聚（N-异丙基丙烯酰胺）（GO-p NIPAM）及银@石墨烯-聚（N-异丙基丙烯酰胺）（Ag@G-p NIPAM）为典型光热复合材料,基于具有低临界相变温度（LCST）的温敏性聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）对温度变化的相变响应,利用微纳光纤干涉仪捕捉复合材料内部分子由光热作用引起的分子形态变化由此获得复合材料的光热动力学过程。2.基于微纳光纤M-Z干涉仪对金纳米结构-二硫化钼复合材料的光热动力学过程进行原位监测。利用微纳光纤干涉仪原位感知复合材料局部温度变化及温度变化速率,结合透射电镜信息,实现对复合材料的光热诱导重构过程的追踪。上述工作实现微纳光纤M-Z干涉仪对复合材料光热动力学过程的原位监测,该方法装置简单、成本低廉,有望成为复合材料内部结构变化过程研究的可替代手段。通过上述工作,也为NIR光热纳米材料的设计和开发提供新思路和理论基础。