一种X射线光致变色柔性成像膜的制备方法及应用与流程

本发明涉及光学成像中的x射线成像领域，具体涉及一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法及应用。

背景技术：

1、x射线成像目前已经广泛应用于安全检查，工业探伤和医学检测等领域，但基于薄膜晶体管的传统平板探测器无法对高度弯曲和结构复杂的物体进行有效成像。近几年来，虽然基于柔性基底的柔性x射线探测器被研究报道，然而大多数的柔性x射线探测器，需要复杂的多层结构以及电路设计。此外，由于设备的有限柔性，并未实现真正意义上的全柔性x射线成像。光致变色分子是一类吸收光子后发生可逆异构化转变而质量不发生改变的化学物质，其不同的异构体对应着不同的吸收光谱，在宏观上表现出物质颜色的差异，被广泛地应用于信息写入等领域。虽然有报道表明，x射线可用于激活光致变色分子，实现x射线控制的光致变色。然而，有机分子的碳链骨架对x射线的衰减系数小，存在吸收弱、响应差等缺点，严重限制了x射线光致变色体系的发展。因此，发展一种可以对x射线进行积极响应的光致变色体系具有重要的科学意义。

2、钙钛矿材料由于其重原子效应，其对x射线吸收能力强，目前关于钙钛矿闪烁体的研究已被广泛报道。但金属铅基钙钛矿存在铅毒性的影响，影响了其大范围的实际应用。双钙钛矿是一类通过一个一价金属离子b+与一个三价金属离子b3+，对两个二价铅离子进行等价替换的三维无铅钙钛矿材料，根据化学计量比其化学式为a2b(i)b(iii)x6。双钙钛矿很好地保持了铅基钙钛矿的三维结构与电子维度。同时，多样的一价和三价金属离子的组合，也使得双钙钛矿在结构、维度、光电性能等方面表现出多样性。

3、本发明将双钙钛矿纳米闪烁体与光致变色分子共同掺入到聚二甲基硅氧烷中得到柔性成像膜。在x射线照射下，双钙钛矿纳米闪烁体将x射线光子转化为可见光子，并传递给光致变色分子，使光致变色分子发生异构化，从而将x射线信息存储于光致变色分子的结构中。因此，利用双钙钛矿材料对x射线的有效吸收，可以有效解决光致变色分子对x射线吸收弱响应差等缺点。宏观上柔性聚二甲基硅氧烷成像膜呈现出颜色差异，可通过数码相机将信息记录下来转化为数字化图像，完成信息的读取。综上所述，本发明开发的一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，可以实现对复杂结构和弯曲物体进行成像，为构建新型x射线成像系统提供思路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法及应用。本发明结合了双钙钛矿纳米闪烁体较强的x射线吸收能力和光致变色材料的信息存储能力，通过将两种物质集成到聚二甲基硅氧烷中，得到可用于x射线成像的柔性薄膜。

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1双钙钛矿纳米闪烁体cs2ag0.25na0.75in0.98bi0.02cl6的合成：

5、步骤s11将金属醋酸盐与油酸、油胺、十八烯混合加入三口烧瓶中，混合物抽真空加热并反应一段时间；

6、步骤s12向反应体系内通入氮气，并升温至105 °c；

7、步骤s13待反应溶液变得澄清，将苯甲酰氯与十八烯的混合液按体积比一次性快速地注射到烧瓶中进行反应，随后用冰水浴冷却停止反应；

8、步骤s14离心去掉上清液，得到纳米颗粒；

9、步骤s15分散在环己烷中保存。

10、步骤s2光致变色柔性成像膜的制备：将纳米闪烁体与光致变色分子加入到聚二甲基硅氧烷前聚物和引发剂的混合溶液中，制得光致变色聚二甲基硅氧烷成像膜；具体包括：

11、步骤s21将聚二甲基硅氧烷前聚物与引发剂按质量比混合均匀；

12、步骤s22将步骤s1中所得的纳米闪烁体与光致变色分子加入步骤s21所得的溶液中，并充分搅拌；

13、步骤s23将溶液转移至超声机中超声；

14、步骤s24将溶液倒入亚克力板模具中，持续加热至混合物完成固化后，冷却至室温；

15、步骤s25将柔性膜从模具中取出，完成脱模。

16、其中，步骤s11中真空加热温度为30~50°c，时间为20~30min；步骤s13中反应温度为100~110 °c，时间为10~15 s；

17、其中，步骤s11所述金属醋酸盐为醋酸铯csac、醋酸银agac、醋酸钠naac、醋酸铟in(ac)3、醋酸铋bi(ac)3，摩尔比为200：25：75：98：2；油酸和油胺的体积比为（1~2）：1，油酸与十八烯的体积比为1：（1~10）；

18、其中，步骤s13所述苯甲酰氯与十八烯的体积比为4：5；

19、其中，步骤s14中离心机转速为8000 rpm，时间为10~12 min；

20、其中，步骤s14获得的cs2ag0.25na0.75in0.98bi0.02cl6纳米颗粒呈立方相，尺寸为19.37±2.07 nm；

21、其中，步骤s21所述聚二甲基硅氧烷前聚物与引发剂的质量比为10：1；

22、其中，步骤s24所述亚克力板模具中大小为6.5 × 6.5 × 0.1 cm3；

23、其中，步骤s24中固化温度为70~80 °c，时间为4~4.5 h。

24、一种x射线光致变色柔性成像膜的应用：首先将光致变色柔性成像膜在紫外光下照射，然后将成像目标物放置于成像膜与x射线之间进行成像，最后用相机将成像图案记录下来，以实现对复杂结构和弯曲物体的直接成像。

25、本发明实现x射线光致变色柔性成像的机制为：光致变色分子在吸收紫外光子后会发生异构化，不同结构的分子在可见光区的发射峰位置不同，从而表现出不同的颜色。制备的双钙钛矿纳米闪烁体的x射线荧光发射范围与光致变色分子的可见光吸收峰重合，而不与光致变色分子的紫外区吸收峰有重合。因此当制备的双钙钛矿纳米闪烁体吸收高能x射线后，产生大量自陷态激子，并通过辐射跃迁发射出可见光光子，能够被光致变色分子吸收，从而诱导其颜色发生变化。由于不同密度和厚度的物体对x射线的吸收能力不同，导致成像膜接收到的x射线能量存在显著差异，从而留下图案信息。此外，由于光致变色分子结构的可逆性，因此本发明可以进行反复擦除成像。

26、本发明的显著优点在于：

27、（1）本发明制备的x射线光致变色柔性成像膜，可直接对弯曲的结构与复杂的物件进行成像，从而达到降低剂量和减少重影的目的。

28、（2）光致变色柔性成像膜将记录与读取两个步骤完全分开，因此无需实时信号传输模块用于图像记录。

29、（3）具有结构可逆性的光致变色分子的引入，使得成像膜具备良好的重复使用性。

技术特征：

1.一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，其特征在于：步骤s11所述金属醋酸盐为csac、agac、naac、in(ac)3、bi(ac)3，摩尔比为200：25：75：98：2，真空加热温度为30~50°c，时间为20~30min；油酸和油胺的体积比为（1~2）：1，油酸与十八烯的体积比为1：（1~10）。

3.根据权利要求1所述的一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，其特征在于：步骤s13中反应温度为100~110 °c，时间为10~15 s，苯甲酰氯与十八烯的体积比为4：5。

4.根据权利要求1所述的一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，其特征在于：步骤s14中离心机转速为8000 rpm，时间为10~12 min。

5.根据权利要求1所述的一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，其特征在于：步骤s21中聚二甲基硅氧烷前聚物与引发剂的质量比为10：1。

6.根据权利要求1所述的一种x射线光致变色柔性成像膜的制备方法，其特征在于：步骤s24中固化温度为70~80 °c，时间为4~4.5 h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的x射线光致变色柔性成像膜。

8.根据权利要求7所述的x射线光致变色柔性成像膜的应用，其特征在于：首先将光致变色柔性成像膜在紫外光下照射，然后将成像目标物放置于成像膜与x射线之间进行成像，最后用相机将成像图案记录下来。

技术总结
本发明涉及光学成像中的X射线成像领域，具体涉及一种X射线光致变色柔性成像膜的制备方法及应用。首先将双钙钛矿纳米闪烁体Cs<subgt;2</subgt;Ag<subgt;0.25</subgt;Na<subgt;0.75</subgt;In<subgt;0.98</subgt;Bi<subgt;0.02</subgt;Cl<subgt;6</subgt;和光致变色分子加入聚二甲基硅氧烷制备出柔性成像膜；然后将光致变色柔性成像膜在紫外光下照射，将成像目标物放置于成像膜与X射线之间进行成像，最后用相机将成像图案记录下来；该X射线光致变色柔性成像膜可直接对弯曲的结构与复杂的物件进行成像，无需实时信号传输模块用于图像记录，且该成像膜具备良好的重复使用性。

技术研发人员：陈小丰,杨黄浩,陈秋水,徐新奇
受保护的技术使用者：闽都创新实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16