一种基于激光诱导技术制备量子点隐形墨水的方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种将荧光量子点图案化及去图案化的方法，涉及到激光诱导技术领域和量子点材料领域，具体为利用激光诱导方法使量子点变色形成图案或文字，而通过量子点在其良溶剂中的扩散作用使图案或文字模糊直至消失实现保密作用。
【背景技术】
[0002 ]目前随着材料科学的迅速发展，量子点越来越受到广泛的关注。量子点(QuantumDots，QDs)又称为半导体纳米晶体，是一种可以发射荧光的半导体纳米微晶体，与传统的有机荧光染料相比，量子点具有荧光量子产率高、光化学稳定性好、激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄且对称分布，以及荧光发射波长可通过改变量子点的大小加以调节等光学特性。另外，量子点外观类似点状物，结构对称，内部电子在各个方向上受到限制，因此其量子限域效应特别显著，这种效应使得量子点具有独特的光、电、热和力学等性质，在光伏电池、在发光二极管、生物医学等方面都有广阔的发展前景。量子点表面存在的缺陷能够在紫外/可见光照情况下得以改善，从而使其发光颜色和强度发生相应的变化。
[0003]激光诱导技术，是通过计算机控制的激光束能够在基体材料上移动从而在其表面留下预设的印迹，该印迹经过后期处理而实现不同的应用目的。该方法能够得到150微米或者更小的路径宽度。此外，激光诱导法还具有灵活性和便捷性；即仅仅通过对控制激光的重新编程就能够得到新的图案设计。
[0004]但是，目前该方法仅仅应用于塑料、陶瓷等刚性材料的表面电路的构建和生产。而在一些特殊的应用方面，还有很大的发展空间。本专利利用激光能够修复量子点的表面缺陷从而使其发光颜色发生相应改变，通过电子计算机控制激光光路的运行得到预设的图案或文字，进行“书写”，在将量子点溶剂快速去除之后实现信息的保存;而当图案化或者文字化的量子点再次浸泡于其良溶剂时，由于扩散作用，使得图案或文字逐渐模糊直至消失，实现信息保密的目的。
【发明内容】
[0005]本专利涉及激光诱导、量子点和选择性图案化等技术，利用计算机控制的激光使量子点在基体材料上形成肉眼可识别的图案或文字，该文字又可在量子点的良溶剂中通过量子点的扩散作用再次消失，从而实现信息的保存和保密。
[0006]按照本发明的技术方案:一种基于激光诱导技术制备量子点隐形墨水的方法，具体实施方案如下:
[0007](1)量子点的制备:
[0008]采用稳定剂，在水相或油相中制备5-10nm的量子点，通过调节反应时间、温度、pH值以及反应物摩尔配比等因素控制量子点的粒径、激发光范围、发射光位置和强度等。量子点的制备已经是非常成熟的技术，本专利不再赘述；
[0009](2)量子点在基体材料上的分散:
[0010]基体材料为织物(包括但不限于棉、麻、涤纶、锦纶、丙纶等天然或合成纤维制得的织物)或者纤维素(包括但不限于滤纸、新闻纸以及打印纸等)。将基体材料浸润在量子点的溶剂中，时间为5-10min;而后取出，悬挂于空气中2min，除去织物或纸内多余的量子点溶液；
[0011](3)激光诱导形成图案或文字:
[0012]将第(2)步得到的均匀分散量子点的基体材料放置于干净的平台上，并置于激光发射器下。在电脑中设计得到所需的图案或文字，开启激光器，进行激光诱导(不同的量子点应该会对应不同特定的激光诱导工艺，需要说明)形成图案或文字；
[0013](4)图案或文字的保存:
[0014]由于量子点会在其良溶剂中通过扩散作用进行迀移，所形成的图案或文字不能够在润湿的情况下长期保存，因此需要将第(3)步得到的带有量子点图案或文字的基体材料进行处理，将其中溶剂去除，去除方法包括真空、加热和共溶剂蒸发等方法；
[0015]将烘干后带有量子点图案或文字的基体材料重新浸润在量子点的良溶剂中，量子点图案或文字通过量子点在溶剂中的扩散作用消失，从而起到保护信息的作用。
【附图说明】
[0016]图1为进行激光诱导所使用的激光器
[0017]图2为激光诱导在PET针织面料上形成的“Jeep”量子点图案(265nm紫外光下观察)
[0018]图3为PET针织面料，可见光下
【具体实施方式】
[0019]实例一:
[0020]量子点的制备:
[0021]在10ml的小烧瓶里加入0.016g NaBH4，然后加入3ml蒸过的去离子水溶解，再加入
0.080g砸粉。小烧瓶用带有导管的塞子塞紧，导管一端用水封，然后放入超声仪中，搅拌反应30分钟，上层为无色溶液，瓶底有白色沉淀生成。停止搅拌，将反应生成的白色沉淀沉降下来。
[0022]称取0.4567g CdCl2于三口烧瓶中，加入140ml水将氯化镉溶解，通15min氩气除氧。然后加入0.37ml巯基乙酸，生成白色絮状沉淀，用1M的氢氧化钠溶液调节pH值。当pH值约为5的时候，溶液变澄清，继续滴加氢氧化钠溶液，直到pH = 9。然后将三口烧瓶和冷凝管组装好，放入油浴中，通氩气30min。在冷凝管顶部插一个气球作缓冲。用注射器将反应好的NaHSe溶液取出，然后快速注入氯化镉溶液中，液面下注入，溶液变为浅黄色。于100°C加热冷凝回流。在不同时间点取样，得到CdTe量子点溶液。
[0023]将PET针织无尘布浸泡在量子点溶液中5min，取出悬挂5min，淋干多余的溶液。
[0024]将浸泡有量子点的PET针织无尘布置于塑料培养皿内并放置在激光诱导操作平台上(图1蓝色平台)；在电脑中选择“Jeep”文字，调整激光光强度为1200mff，烧刻时间为20mS，分辨率为270DPI，进行激光诱导操作。
[0025]激光诱导完毕后，将无尘布置于真空烘箱，在40°C下烘干两小时，取出放置于暗室，并于265nm紫外灯下观察拍摄，得到图2。
[0026]将图案化后的PET无尘布放置与室温下，一周后，该图案没有消失;重新将PET浸泡于100°c蒸馏水中lOmin，图案消失。
【主权项】
1.本专利是一种通过激光诱导技术制备量子点隐形墨水的方法。2.如权利要求1所阐述，本发明的目的是制备隐形墨水，其特征在于，墨水的组成为量子点，所用关键技术为激光诱导技术。其具体实施过程如下: (1)制备量子点，包括量子点的合成和纯化； (2)在基体材料上涂覆含有量子点的有机溶液； (3)通过电脑程序控制在涂覆有量子点溶液的基体材料上采用一定波长和功率的激光绘制、书写图案或文字； (4)在基体材料上得到量子点的图案或文字后，通过但不限于真空、加热、共溶剂蒸发等方法将量子点固定； (5)重新在量子点图案或文字化的基体材料浸泡于量子点溶剂中，量子点通过扩散效应使图案或文字模糊以至消失;最终实现信息保密的目的。3.如权利要求2所述，采用的基体材料为在织物(包括但不限于棉、麻、涤纶、锦纶、丙纶等天然或合成纤维制得的织物)或者纤维素(包括但不限于滤纸、新闻纸以及打印纸等)。4.如权利要求1，2所述，量子点包括但不限于水溶性及油溶性的金属、金属化合物和碳量子点等。5.如权利要求1，2所述，采用的激光光束包括但不限于单色激光和复合色激光。6.如权利1-5所述，量子点形成的图案或文字在可见光下不显示，在紫外光下显示。
【专利摘要】一种基于激光诱导技术制备量子点隐形墨水的方法，本发明利用激光诱导技术实现了在织物(包括但不限于棉、麻、涤纶、锦纶、丙纶等天然或合成纤维制得的织物)以及纤维素(包括但不限于滤纸、新闻纸以及打印纸等)等基体材料上实现量子点的图案化或文字化，而后，图案化的量子点能够通过扩散效应使得形成的图案或者文字模糊、消失，从而达到对信息保密的目的。量子点在激光的作用下会产生相应的发光波长变化，基于此原理，可以通过电脑控制得到所需的图案或文字(紫外光下观察)；而后将图案化或文字化的基体材料中用于溶解量子点的溶剂快速去除，即能够长时间的保存该图案或文字；在所需的时间点重新将基体材料浸泡于量子点溶剂中，量子点则会由于扩散效应而使原本的图案或文字消失，从而实现信息保密的目的。
【IPC分类】B82Y30/00, C01B31/02, B82Y40/00, C09K11/65
【公开号】CN105417519
【申请号】CN201510811982
【发明人】李晓强, 晏江, 邱华
【申请人】江南大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月20日