CoFe-NaYF₄:Yb/Er@SMPC衍生碳膜:集成精确刺激响应的NIR光热传感和形状记忆性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 光热填充剂与形状记忆聚合物 (SMP) 结合,提供光触发形状记忆能力.
• 来自生物质的碳材料在光热应用和可持续发展方面越来越受欢迎.
• 近红外 (NIR) 激光器由于组织安全性和透性而适合远程激活SMP,但它们的隐形性构成了准挑战.

研究的目的:

• 开发使用光热响应形状记忆聚合物的智能织品.
• 为了应对使用隐形NIR激光引发变形的精确准区域的挑战.
• 探索多功能光热填充器在先进材料应用中的潜力.

主要方法:

• 使用生物质衍生碳膜作为性基板封装SMPs.
• 集成的NaYF4:Yb/Er上转化纳米粒子作为多功能光热填充剂,将NIR光转化为可见光和热.
• 通过将烯酸聚合物引入装有CoFe合金颗粒的棉制碳膜中,合成了功能化光响应形状记忆聚合物 (CNSC-xYb).

主要成果:

• NaYF4:Yb/Er证明了作为多功能光热填充剂的可行性,将980nm NIR光转化为可见光和热能.
• 在低功率密度 (200 mW cm-2) 上转换允许在SMP表面清晰检测激光束位置,用于远程定位.
• 在NIR激发时,制造的CNSC-99.5Yb表现出快速加热 (3秒内达到127.2°C) 和显著的形状变化 (最大变形角度~72°).

结论:

• 开发的材料具有出色的光热反应能力和快速改变形状的能力,可通过无形的NIR光精确触发.
• 这项研究为智能织品,软机器人和可远程控制的智能材料系统提供了新的设计概念.
• 上转化纳米粒子和生物质衍生碳膜的组合为先进的光热应用提供了一个有前途的战略.