之前一直在討論青空燈的面板製作,甚至在《各位,十分不好意思,我破解了青空燈的關鍵材質》也給大家提到,現在市面上成品的青空燈面板就是在有機玻璃裡面添加了二氧化鈦奈米顆粒實現的。
原理也就是二氧化鈦顆粒散射出高頻率的藍光所致。
但是對於工業化生產,利用工業裝置這塊板子就很簡單就可以製作出來,如果在家裡DIY的路線上來做這塊板子就會相當的費勁了。
起初iN採取的策略就是購買油性二氧化鈦顆粒,分散到環氧樹脂中鑄造。
但是最終的結果並不理想。主要的問題是雖然親油性二氧化鈦的顆粒直徑都是5nm,但是由於靜電的作用這些二氧化鈦顆粒到樹脂內依舊會產生很嚴重的團聚效應。
這種團聚效應就會導致奈米二氧化鈦失效。出現的就是那種灰濛濛的天空效果。
所以問題就在於如何在環氧樹脂中均勻地分散二氧化鈦顆粒。當然了,其實即便是親油性二氧化鈦也需要進行改性,讓它們可以在環氧樹脂中形成有有機鍵。
基本上的改性操作就可以利用丁酯活化二氧化鈦。但僅僅能稍微地降低一些團聚的問題,整體上是得不到改善的。
所以,換個思路——在環氧樹脂裡面直接生成二氧化鈦,這樣一旦二氧化碳被生成出來就會被環氧樹脂材料包裹這樣就可以極大的解決團聚的問題。
於是就可以做出這樣的材料:
這一片環氧樹脂就已經有了顯著的瑞利散射效應。
做法很簡單,但是由於我們對市場上銷售的環氧樹脂本身的成分屬於未知,在反應過程中有可能產生光氣,這個方式需要在通風環境內進行。
目前的做法是使用環氧樹脂的B料+偶聯劑+異丙純+鈦酸四丁酯,在加熱高速攪拌的過程中噴入去離子水水霧。這時候水進入溶液後就可以水解鈦酸四丁酯生成二氧化鈦微粒。這些微粒就比5奈米二氧化鈦還要小。並且在生成的過程中直接被偶聯劑極化可以和環氧樹脂B料結合形成包裹關係。
均下來計算,每毫升的鈦酸四丁酯可以生成0.23克二氧化鈦。
不過,這裡其實還有一個坑,鈦酸四丁酯水解的過程中會生成叔丁醇,這是一種經常使用在離子交換領域的物質,對咱們要做的事情就是——與環氧樹脂A料混合回讓A料迅速變黃。這是一個相當災難性的後果。
所以後面的過程就是如何去除二氧化鈦溶液中的叔丁醇。
這裡就用到乙醚了,加入定量乙醚乙醚和叔丁醇形成共沸物,這樣透過加熱將叔丁醇和乙醚蒸發掉。
最終大約消耗了100ml鈦酸四定酯可以生成20ml的二氧化鈦和環氧樹脂B料混合液。
將高濃度的混合液逐步滴定到20ml環氧樹脂B料中,然後以這瓶B料進一步稀釋。最終就可以得到帶有大量二氧化鈦顆粒的混合液。這裡iN也沒有直接測量具體的體積比例。就是依靠滴定管進行滴定。然後按照測試體積比逐漸提高濃度。
最終就得到了可以澆築的環氧樹脂。
澆築的模具就直接定有機玻璃板,加上邊框。
最終得到
換個角度:
等待48小時,成型後我們再做後繼的測試。
剩下的事情不多了,頂多是燈體內部的光路裝配。這次的大坑算是填完。回頭看各種引數的樹脂樣品已經堆了一窗臺。