CO2刺激-响应下多糖纳米晶胆甾相液晶膜的结构颜色迁移

温室气体CO2浓度的增加带来全球气温持续升高，加强CO2的监控具有极其重要的意义。胆甾相液晶是具有园二色性的结构颜色光学材料，当改变液晶相的螺距、折光指数等参数会带来结构颜色的迁移。本工作以可再生多糖为原料，化学水解和微射流结合法制备纳米晶，经胺掺杂改性后的纳米晶胶体自组装形成胆甾相液晶。当CO2与液晶反应生成氨基甲酸盐，则带来胆甾相液晶的结构颜色迁移；而相应光光学信号的差异可以用来定性和定量监测CO2。由此获取一种新型动态在线检测、选择性好、结构简单、使用方便、功耗低、可降解、可视的CO2传感监视材料。本研究将揭示纳米晶多糖与胺、CO2等小分子之间的识别和结合机理，获取分子-结构-颜色-光学-传感知识体系的理论依据，实现气体传感技术的新突破。

基于自然界天然高分子的液晶自组装特性，以及对环境的敏感特征。本项目分别研究了：.(1) 利用湿磨和高压均质的方法从原料中提取出壳聚糖/甲壳素/纤维素的纳米纤丝，利用模板法进行缓慢的自组装得到向列型液晶。利用化学水解或者酶的方法制备甲壳素纳米晶。.(2) 多糖纳米晶的液晶自组装取决于表面的活性基团之间的氢键亲和力和经典排斥力的平衡，形成长程有序和短程取向的结构，针对硫酸水解纤维素纳米晶和双氧水水解甲壳素纳米晶的液晶组装行为，提出了液晶自组装的浓度/尺寸/电荷以及溶剂效应。.(3) 解析和构建了CNC液晶膜的结构颜色机理及其可控调节的机制。.(4) 胺改性CNC薄膜结构色产生“蓝移”。当对盐酸蒸汽，醋酸蒸汽和CO2气体刺激响应时也产生“红移”。只是胺改性纳米晶薄膜对盐酸蒸汽的感应是一个可逆的过程，对醋酸感应是一个不完全可逆的过程。而对CO2气体感应过程是完全不可逆的。建立了CO2气体感应的机理和响应参数。.(5) 构建甲壳素/纤维素纳米晶光子晶体膜颜色机制，发现其气体感应特征中的酸碱性气体感性的周期循环特性，认为主要是满足多层相干原理。.项目组严格按照项目计划进度要求，至目前已经发表SCI论文12篇，会议论文和其它论文10篇，申请发明专利6项（已授权2项）专著书稿章节3部。另外相关的论文投稿中3篇。参加国内外学术会议5次并作学术报告。培养南京信息工程大学优秀本科毕业论文1篇次，优秀硕士研究生学位论文1篇次；培养硕士生2名。通过项目的实施，项目负责人获得了江苏省青蓝工程中青年学术带头人以及六大人才高峰的奖励和资助。.总之，项目组圆满的完成了研究计划，发表SCI论文、专著、申请专利数等均超出了课题预定的成果指标。经费支出基本按照合同预算要求，合理合规。