一種基于激光誘導(dǎo)技術(shù)制備量子點(diǎn)隱形墨水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種將熒光量子點(diǎn)圖案化及去圖案化的方法，涉及到激光誘導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域和量子點(diǎn)材料領(lǐng)域，具體為利用激光誘導(dǎo)方法使量子點(diǎn)變色形成圖案或文字，而通過量子點(diǎn)在其良溶劑中的擴(kuò)散作用使圖案或文字模糊直至消失實(shí)現(xiàn)保密作用。
【背景技術(shù)】
[0002 ]目前隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，量子點(diǎn)越來越受到廣泛的關(guān)注。量子點(diǎn)(QuantumDots，QDs)又稱為半導(dǎo)體納米晶體，是一種可以發(fā)射熒光的半導(dǎo)體納米微晶體，與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料相比，量子點(diǎn)具有熒光量子產(chǎn)率高、光化學(xué)穩(wěn)定性好、激發(fā)光譜寬且連續(xù)分布、發(fā)射光譜窄且對(duì)稱分布，以及熒光發(fā)射波長(zhǎng)可通過改變量子點(diǎn)的大小加以調(diào)節(jié)等光學(xué)特性。另外，量子點(diǎn)外觀類似點(diǎn)狀物，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，內(nèi)部電子在各個(gè)方向上受到限制，因此其量子限域效應(yīng)特別顯著，這種效應(yīng)使得量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光、電、熱和力學(xué)等性質(zhì)，在光伏電池、在發(fā)光二極管、生物醫(yī)學(xué)等方面都有廣闊的發(fā)展前景。量子點(diǎn)表面存在的缺陷能夠在紫外/可見光照情況下得以改善，從而使其發(fā)光顏色和強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)的變化。
[0003]激光誘導(dǎo)技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)控制的激光束能夠在基體材料上移動(dòng)從而在其表面留下預(yù)設(shè)的印跡，該印跡經(jīng)過后期處理而實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用目的。該方法能夠得到150微米或者更小的路徑寬度。此外，激光誘導(dǎo)法還具有靈活性和便捷性；即僅僅通過對(duì)控制激光的重新編程就能夠得到新的圖案設(shè)計(jì)。
[0004]但是，目前該方法僅僅應(yīng)用于塑料、陶瓷等剛性材料的表面電路的構(gòu)建和生產(chǎn)。而在一些特殊的應(yīng)用方面，還有很大的發(fā)展空間。本專利利用激光能夠修復(fù)量子點(diǎn)的表面缺陷從而使其發(fā)光顏色發(fā)生相應(yīng)改變，通過電子計(jì)算機(jī)控制激光光路的運(yùn)行得到預(yù)設(shè)的圖案或文字，進(jìn)行“書寫”，在將量子點(diǎn)溶劑快速去除之后實(shí)現(xiàn)信息的保存;而當(dāng)圖案化或者文字化的量子點(diǎn)再次浸泡于其良溶劑時(shí)，由于擴(kuò)散作用，使得圖案或文字逐漸模糊直至消失，實(shí)現(xiàn)信息保密的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本專利涉及激光誘導(dǎo)、量子點(diǎn)和選擇性圖案化等技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)控制的激光使量子點(diǎn)在基體材料上形成肉眼可識(shí)別的圖案或文字，該文字又可在量子點(diǎn)的良溶劑中通過量子點(diǎn)的擴(kuò)散作用再次消失，從而實(shí)現(xiàn)信息的保存和保密。
[0006]按照本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于激光誘導(dǎo)技術(shù)制備量子點(diǎn)隱形墨水的方法，具體實(shí)施方案如下:
[0007](1)量子點(diǎn)的制備:
[0008]采用穩(wěn)定劑，在水相或油相中制備5-10nm的量子點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間、溫度、pH值以及反應(yīng)物摩爾配比等因素控制量子點(diǎn)的粒徑、激發(fā)光范圍、發(fā)射光位置和強(qiáng)度等。量子點(diǎn)的制備已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，本專利不再贅述；
[0009](2)量子點(diǎn)在基體材料上的分散:
[0010]基體材料為織物(包括但不限于棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸等天然或合成纖維制得的織物)或者纖維素(包括但不限于濾紙、新聞紙以及打印紙等)。將基體材料浸潤(rùn)在量子點(diǎn)的溶劑中，時(shí)間為5-10min;而后取出，懸掛于空氣中2min，除去織物或紙內(nèi)多余的量子點(diǎn)溶液；
[0011](3)激光誘導(dǎo)形成圖案或文字:
[0012]將第(2)步得到的均勻分散量子點(diǎn)的基體材料放置于干凈的平臺(tái)上，并置于激光發(fā)射器下。在電腦中設(shè)計(jì)得到所需的圖案或文字，開啟激光器，進(jìn)行激光誘導(dǎo)(不同的量子點(diǎn)應(yīng)該會(huì)對(duì)應(yīng)不同特定的激光誘導(dǎo)工藝，需要說明)形成圖案或文字；
[0013](4)圖案或文字的保存:
[0014]由于量子點(diǎn)會(huì)在其良溶劑中通過擴(kuò)散作用進(jìn)行迀移，所形成的圖案或文字不能夠在潤(rùn)濕的情況下長(zhǎng)期保存，因此需要將第(3)步得到的帶有量子點(diǎn)圖案或文字的基體材料進(jìn)行處理，將其中溶劑去除，去除方法包括真空、加熱和共溶劑蒸發(fā)等方法；
[0015]將烘干后帶有量子點(diǎn)圖案或文字的基體材料重新浸潤(rùn)在量子點(diǎn)的良溶劑中，量子點(diǎn)圖案或文字通過量子點(diǎn)在溶劑中的擴(kuò)散作用消失，從而起到保護(hù)信息的作用。
【附圖說明】
[0016]圖1為進(jìn)行激光誘導(dǎo)所使用的激光器
[0017]圖2為激光誘導(dǎo)在PET針織面料上形成的“Jeep”量子點(diǎn)圖案(265nm紫外光下觀察)
[0018]圖3為PET針織面料，可見光下
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)例一:
[0020]量子點(diǎn)的制備:
[0021]在10ml的小燒瓶里加入0.016g NaBH4，然后加入3ml蒸過的去離子水溶解，再加入
0.080g砸粉。小燒瓶用帶有導(dǎo)管的塞子塞緊，導(dǎo)管一端用水封，然后放入超聲儀中，攪拌反應(yīng)30分鐘，上層為無色溶液，瓶底有白色沉淀生成。停止攪拌，將反應(yīng)生成的白色沉淀沉降下來。
[0022]稱取0.4567g CdCl2于三口燒瓶中，加入140ml水將氯化鎘溶解，通15min氬氣除氧。然后加入0.37ml巰基乙酸，生成白色絮狀沉淀，用1M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值。當(dāng)pH值約為5的時(shí)候，溶液變澄清，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，直到pH = 9。然后將三口燒瓶和冷凝管組裝好，放入油浴中，通氬氣30min。在冷凝管頂部插一個(gè)氣球作緩沖。用注射器將反應(yīng)好的NaHSe溶液取出，然后快速注入氯化鎘溶液中，液面下注入，溶液變?yōu)闇\黃色。于100°C加熱冷凝回流。在不同時(shí)間點(diǎn)取樣，得到CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0023]將PET針織無塵布浸泡在量子點(diǎn)溶液中5min，取出懸掛5min，淋干多余的溶液。
[0024]將浸泡有量子點(diǎn)的PET針織無塵布置于塑料培養(yǎng)皿內(nèi)并放置在激光誘導(dǎo)操作平臺(tái)上(圖1藍(lán)色平臺(tái))；在電腦中選擇“Jeep”文字，調(diào)整激光光強(qiáng)度為1200mff，燒刻時(shí)間為20mS，分辨率為270DPI，進(jìn)行激光誘導(dǎo)操作。
[0025]激光誘導(dǎo)完畢后，將無塵布置于真空烘箱，在40°C下烘干兩小時(shí)，取出放置于暗室，并于265nm紫外燈下觀察拍攝，得到圖2。
[0026]將圖案化后的PET無塵布放置與室溫下，一周后，該圖案沒有消失;重新將PET浸泡于100°c蒸餾水中l(wèi)Omin，圖案消失。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本專利是一種通過激光誘導(dǎo)技術(shù)制備量子點(diǎn)隱形墨水的方法。2.如權(quán)利要求1所闡述，本發(fā)明的目的是制備隱形墨水，其特征在于，墨水的組成為量子點(diǎn)，所用關(guān)鍵技術(shù)為激光誘導(dǎo)技術(shù)。其具體實(shí)施過程如下: (1)制備量子點(diǎn)，包括量子點(diǎn)的合成和純化； (2)在基體材料上涂覆含有量子點(diǎn)的有機(jī)溶液； (3)通過電腦程序控制在涂覆有量子點(diǎn)溶液的基體材料上采用一定波長(zhǎng)和功率的激光繪制、書寫圖案或文字； (4)在基體材料上得到量子點(diǎn)的圖案或文字后，通過但不限于真空、加熱、共溶劑蒸發(fā)等方法將量子點(diǎn)固定； (5)重新在量子點(diǎn)圖案或文字化的基體材料浸泡于量子點(diǎn)溶劑中，量子點(diǎn)通過擴(kuò)散效應(yīng)使圖案或文字模糊以至消失;最終實(shí)現(xiàn)信息保密的目的。3.如權(quán)利要求2所述，采用的基體材料為在織物(包括但不限于棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸等天然或合成纖維制得的織物)或者纖維素(包括但不限于濾紙、新聞紙以及打印紙等)。4.如權(quán)利要求1，2所述，量子點(diǎn)包括但不限于水溶性及油溶性的金屬、金屬化合物和碳量子點(diǎn)等。5.如權(quán)利要求1，2所述，采用的激光光束包括但不限于單色激光和復(fù)合色激光。6.如權(quán)利1-5所述，量子點(diǎn)形成的圖案或文字在可見光下不顯示，在紫外光下顯示。
【專利摘要】一種基于激光誘導(dǎo)技術(shù)制備量子點(diǎn)隱形墨水的方法，本發(fā)明利用激光誘導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在織物(包括但不限于棉、麻、滌綸、錦綸、丙綸等天然或合成纖維制得的織物)以及纖維素(包括但不限于濾紙、新聞紙以及打印紙等)等基體材料上實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)的圖案化或文字化，而后，圖案化的量子點(diǎn)能夠通過擴(kuò)散效應(yīng)使得形成的圖案或者文字模糊、消失，從而達(dá)到對(duì)信息保密的目的。量子點(diǎn)在激光的作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)光波長(zhǎng)變化，基于此原理，可以通過電腦控制得到所需的圖案或文字(紫外光下觀察)；而后將圖案化或文字化的基體材料中用于溶解量子點(diǎn)的溶劑快速去除，即能夠長(zhǎng)時(shí)間的保存該圖案或文字；在所需的時(shí)間點(diǎn)重新將基體材料浸泡于量子點(diǎn)溶劑中，量子點(diǎn)則會(huì)由于擴(kuò)散效應(yīng)而使原本的圖案或文字消失，從而實(shí)現(xiàn)信息保密的目的。
【IPC分類】B82Y30/00, C01B31/02, B82Y40/00, C09K11/65
【公開號(hào)】CN105417519
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510811982
【發(fā)明人】李曉強(qiáng), 晏江, 邱華
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日