纳米复合有机光限幅凝胶玻璃的制备及性能研究

非线性光限幅材料在民用和军用激光防护上具有非常重要的意义，目前存在性能差，难于器件化实用等缺点。本项目通过分子设计在高光限幅性能的芳炔结构中引入可水解缩合的有机硅基团, 同时选用合适的纳米材料作为共掺杂材料，创造性地采用主客体前体分子共聚技术制备纳米复合有机共聚光限幅凝胶玻璃，实现有机光限幅材料、纳米材料与无机玻璃网络的共价键连接，从而达到多种光限幅材料在凝胶玻璃基质中的分子水平化学复合和结构调控，协同优化，解决光限幅凝胶玻璃当前存在的问题，实现多波段、大波长激光综合防护效果和光限幅材料的器件化。着重深入研究这种新型芳炔-纳米材料-凝胶玻璃复合体系的共聚制备技术及其成分、结构状态与性能的关联、影响和控制规律以及光限幅综合防护机理，为新型激光防护材料的设计制造乃至纳米复合有机无机杂化材料新的通用制备技术平台奠定理论和技术基础。

本项目通过分子设计在高光学性能的芳炔和碳量子点材料上引入可水解缩合的有机硅基团,选用合适的纳米材料作为共掺杂材料，创造性地采用一步预功能化和主客体前体分子共聚技术制备纳米复合有机共聚光功能凝胶玻璃，实现有机光限幅材料、纳米材料与无机玻璃网络的共价键连接，从而达到多种光功能材料在凝胶玻璃基质中的分子水平化学复合和结构调控，协同优化，解决光功能凝胶玻璃当前存在的问题，实现多波段、大波长激光综合防护效果和光限幅材料的器件化。建立了一种综合解决现有制备固态光功能杂化材料缺点的新方法，解决了当前其制备过程中亟待解决的瓶颈问题-掺杂浓度和性能保持问题。通过主客体共聚、原位生长和预功能化、快凝胶、物理增容、纳米尺度控制、表面修饰等关键技术实现任意掺杂共聚杂化体系和其他高浓度掺杂体系，建立一系列纳米、有机、高分子杂化光功能(光限幅、非线性光学、荧光、上转换发光、磷光、光响应、液晶等)有机改性凝胶玻璃材料体系。同物理复合和其他光功能复合玻璃相比，这种有机改性和共聚凝胶玻璃具有诸多先进性，有望作为新一代的高性能环保光功能（发光、光限幅激光防护和整形、非线性光学、光响应、紫外屏蔽玻璃等）玻璃使用。着重深入研究和揭示这种新型聚合物-纳米-凝胶玻璃复合体系的共聚制备技术及其成分、结构状态与性能的关联、影响和控制规律以及光限幅综合防护机理，为新型光功能及其杂化复合材料的设计制造乃至纳米复合有机无机杂化材料新的通用制备技术平台奠定理论和技术基础。本项目共发表高水平SCI论文4篇(累计IF>30，累计引用54次，他引50次)，受邀撰写国际英文专著章节1篇，申请专利1项，并进一步发展为多项科研项目和合作研究。