各向异性银纳米粒子自组装的纤维结构生色及其光谱特性与调控

基本信息
批准号:51273153
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:王训该
学科分类:
依托单位:武汉纺织大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐彬,陈维国,王鑫,龚小舟,耿世洲,郭套连,李作文
关键词:
自组装纤维光谱特性结构生色银纳米粒子
结项摘要

Anisotropic silver nanoparticles can be applied to color fibers because of vivid colors from their localized surface plasmon resonance (LSPR) effect. Insights into the shape control mechanism of anisotropic silver nanoparticles and their spectroscopic properties will be gained by adjusting the synthesis conditions of silver nanoparticles. Surface modification of the silver nanoparticles will be performed to endow the particles with certain charges/active groups and improve the stability of silver nanoparticles. The surface of fibers will also be modified to carry the opposite charge to silver nanoparticles or expose certain characteristic groups. Interfacial bonding between silver nanoparticles and fibers, including Coulomb force, hydrogen bond and covalent bond, will be investigated.The mechanism of coloration based on orientational self-assembly of silver nanoparticles on fibers will be elucidated. Modifying agents and modification parameters in the reaction system will be researched to clarify their influence on silver nanoparticle modified fibers and the kinetics of orientational self-assembly of silver nanoparticles on fibers. Furthermore, the coloration process will be used to control adsorption rate of silver nanoparticles,uniformity of coloration, spectroscopic properties of modified fibers and color indexes including hue and brightness. The spectroscopic properties of fibers colorated by combination of silver nanoparticles with different morphologies will be investigated. This research will facilitate further development of the structural coloration technique based on anisotropic silver nanoparticles assembled on a fiber surface.

不同形状和大小的各向异性银纳米粒子由于其局域表面等离子体共振(LSPR)效应而呈现艳丽、丰富的色彩,可作纤维结构生色之用。通过改变各向异性银纳米粒子的合成条件,掌握粒子形貌调控规律及其光谱特性;研究银纳米粒子的表面修饰以赋予其特定的电荷或活性基团并提高其稳定性,同时对纤维进行修饰使其具有和银纳米粒子相反的电荷及释出特征性基团,进而揭示银纳米粒子与纤维大分子间建立库伦力、氢键及共价键结合的条件和银纳米粒子在纤维上自组装结构生色的机制;通过修饰剂、修饰参数对银纳米粒子和纤维修饰产物结构性能的影响及银纳米粒子向纤维电荷位点定向自组装动力学、银纳米粒子在纤维上自组装的聚集形态等的研究,阐明实现对银纳米粒子在纤维上自组装的吸附速率、结构生色均匀性、纤维光谱特性及色相明度等颜色指标调控的规律性,探明各向异性银纳米粒子复配自组装纤维结构生色的光谱特性,为进一步开发纤维银纳米粒子结构颜色技术奠定基础。

项目摘要

本项目严格执行了申请书对纤维的结构生色及其光谱特性与调控的研究,并按计划完成了计划书中的研究内容。.本项目发展了多种方法实现了金银贵金属纳米粒子与天然纤维材料的结合,达到了纤维染色的目的,并赋予纤维材料多种功能性。纤维材料继承了纳米粒子独特的局域表面等离子(LSPR)光学特性从而显现出不同的鲜艳颜色。贵金属纳米粒子的LSPR光学性质与其形状和大小密切相关。利用光诱导和加热的方法制备了特定形貌的银纳米粒子,并实现了银纳米粒子的一系列形貌转化及重构,从而达到了银纳米粒子LSPR性质的有效调控。通过自组装与原位合成的途径在一定酸碱度和温度下将贵金属纳米粒子与纤维材料结合。分析了不同种类纤维与纳米粒子在结合方式上的差异性和结合机制,考察了染色后纤维在不同条件下的颜色牢度。研究了纳米粒子与蛋白质纤维自组装结合的动力学过程。贵金属纳米粒子不仅赋予纤维材料鲜艳的颜色,同时使得纤维具有抗菌、抗紫外、抗光褪色以及催化等功能性。金银纳米粒子与纤维材料结合的研究不仅为发展环境友好型纺织品染整技术提供了新的策略,而且拓展了纤维在功能性复合材料中的应用范围。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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