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掺杂纳米金聚合物中的体相与局域等离子体加热
摘要： 胶体金（AuC）纳米颗粒（GNPs）和纳米棒（GNRs）被掺入聚合物共混薄膜和静电纺丝纤维中，以利用纳米颗粒的等离子体响应实现聚合物的局部加热。本研究通过数学建模描述了聚合物共混体系中GNP的分布及其周围的热/熔融轮廓，证明仅0.2°C的整体温度变化就能在GNP周围形成直径20纳米的熔融聚合物球体。此外研究表明，通过采用静电纺丝纤维（替代薄膜沉积）减小GNP周边聚合物材料的半径，可使整体材料加热效率提升72%。研究使用配备530纳米和810纳米发光二极管（LED）的红外摄像系统，绘制了含GNPs或GNRs的聚合物共混薄膜的整体加热分布图。根据薄膜温度变化数据，计算了相应纳米金掺杂聚合物薄膜的光热能量转换效率。值得注意的是，在810纳米波长检测时，GNR掺杂薄膜的效率达到纯聚合物共混薄膜的6.6倍（提升558.6%），而在530纳米LED照射下，GNP掺杂薄膜的效率提升了1.8倍（增长75.7%）。
关键词： 掺杂纳米金的聚合物、光热能量转换、静电纺丝纤维、等离子体加热
更新于2025-09-16 10:30:52
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光激活纳米金掺杂聚合物的等离激元响应
摘要： 在聚合物基质中引入金属纳米粒子（NPs）可用于增强和控制药物的溶解与释放，实现靶向给药、抗菌、局部热源供应及独特的光电应用。特别是金纳米粒子具有等离子体共振响应，已被用于光热能量转换。由于等离子体纳米粒子通常表现出与可见光谱相近的等离子体共振频率，它们成为这些波长下直接光热转换并提高太阳能热效率的理想候选材料。我们的研究将直径约3纳米的金胶体（Auc）纳米粒子掺入静电纺丝聚乙二醇（PEG）纤维中，利用纳米粒子的等离子体响应实现局部加热熔融聚合物以释放治疗药物。紫外-可见（UV-Vis）光谱显示，Auc及PEG复合体系（PEG+Auc）均在522纳米（约绿光波段）呈现最小反射率，而PEG+Auc静电纺丝纤维的最小反射率蓝移至504纳米。通过UV-Vis光谱计算PEG+Auc相较于纯PEG的理论效率提升，在宽谱白光照射下约增加10%，绿光照射时提升约14%。将Auc增强聚合物直接静电纺丝到电阻温度检测器上，并用绿激光照射记录温升，结果显示最大升温达8.9°C。为深入理解金纳米材料对材料复杂光学特性的影响，采用光谱椭偏仪进行分析。通过光谱椭偏仪测量及CompleteEASE?软件建模，确定了材料复数光学常数：折射率n（反映光波长与速度比的光学密度特性）和消光系数k（表征材料吸收特性）。
关键词： 光谱椭偏仪、光热能量转换、聚乙二醇、金属纳米粒子、等离子体响应、紫外-可见光谱、金纳米粒子、静电纺丝纤维
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有可调形状银纳米颗粒的电纺纳米纤维多重散射在随机激光器和白光发光二极管中的应用
摘要： 随机激光器（RLs）具有便捷、可调且应用广泛的特点。然而，嵌入不同形状银纳米粒子（Ag NPs）的纳米纤维中，荧光寿命对其散射特性及纳米纤维分布的影响尚不明确。我们通过静电纺丝（ES）技术制备了掺杂吡咯甲烯597染料的聚乙烯醇（PVA）/Ag NPs复合纳米纤维，系统研究了纳米粒子对随机激光器中散射增强效应和局域表面等离子体共振（LSPR）的影响。这种独特的散射速率与LSPR特性可用于调控光学器件性能及其他应用场景。与传统薄膜相比，含Ag NPs的纳米纤维激光阈值降低了35%。除LSPR与发射光谱的匹配度提升外，电场与非辐射能量的耦合增强也放大了辐射发射强度。此外，散射速率的增加缩短了荧光寿命。过高的散射速率可能加速辐射复合，并将部分复合过程转化为非辐射复合，从而提升器件灵敏度。最后，我们将制备的纳米纤维应用于背光显示，并通过调控纳米纤维厚度制备了白光发光二极管（LED）。该器件可推广应用于其他LED及随机激光器装置。
关键词： 光散射、银纳米粒子、等离子体、静电纺丝纤维、随机激光器
更新于2025-09-12 10:27:22