本发明属于有机晶体,具体涉及一种低温加工的柔性有机晶体化合物及其制备方法。
背景技术:
1、柔性有机晶体因其在光电子学、传感和软机器人学方面的潜在应用而备受关注,这些材料的独特性能,如轻质和可弯曲性,使其成为开发下一代可穿戴设备和生物兼容传感器的有利条件。
2、然而,如何开发出在低温条件下仍能保持柔韧性,功能性和可加工性的材料,仍然是这一领域的关键挑战,包括聚合物在内的大多数有机材料在低温下会变脆且难以加工,这阻碍了其在太空探索和极地研究等极端环境中的应用,尤其是在要求材料保持柔性和可操作性的情况下,此外,在这些极端条件下精确控制和调制光信号对于推动光通信和传感技术的发展也至关重要,低温环境下的光信号传输和调制面临着独特的挑战,例如材料的热收缩效应和光学特性的温度依赖性,因此,迫切需要能将低温灵活性、可加工性和可调光学特性结合起来的创新材料。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种低温加工的柔性有机晶体化合物及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种低温加工的柔性有机晶体化合物,包括:
4、低温柔性有机晶体化合物;
5、所述低温柔性有机晶体化合物为2,3,5-三氟-6-((2-(2-羟基乙氧基)乙基)氨基)对苯二腈(theat);
6、所述低温柔性有机晶体化合物在298k至77k的温度范围内表现出柔性和可加工性。
7、一种合成低温柔性有机晶体化合物的方法,包括以下步骤:
8、s1、将四氟对苯二甲腈(2.01克)溶于50毫升四氢呋喃中;
9、s2、将2-(2-氨基乙氧基)-1-乙醇(1.05克)和4毫升三乙胺溶液加入并在室温下搅拌;
10、s3、用薄层色谱法监测反应,约8小时后,用旋转蒸发仪蒸发四氢呋喃;
11、s4、反应混合物溶解在二氯甲烷中,再用有机相经无水硫酸钠干燥,真空浓缩;
12、s5、粗化合物通过柱色谱纯化产物,以乙酸乙酯和二氯甲烷(1:5)为洗脱剂进行色谱纯化,得到淡黄色产品,收率为75%。
13、一种生长低温柔性有机晶体化合物的分米级晶体的方法,包括以下步骤:
14、s1:将纯化的theat溶解在二氯甲烷中;
15、s2:小心地将环己烷以二氯甲烷:环己烷(1:4)的体积比加入作为上层;
16、s3:随着溶剂缓慢扩散,直到形成高质量晶体。
17、一种在室温下加工低温柔性有机晶体化合物晶体的方法,包括以下步骤:
18、s1、将晶体放置在洁净的硅片上;
19、s2、使用锋利的刀片对晶体进行切割;
20、s3、使用精细的针尖对晶体进行剥离;
21、s4、对晶体施加外力进行弯曲。
22、一种在低温下加工低温柔性有机晶体化合物晶体的方法,包括以下步骤:
23、s1、将晶体浸入液氮中,使其温度降至77k;
24、s2、使用预先冷却的锋利刀具对浸入液氮中的晶体进行切割;
25、s3、使用预先冷却的针尖对浸入液氮中的晶体进行剥离;
26、s4、在液氮环境中对晶体施加外力进行弯曲。
27、一种波长调制器,包括低温柔性有机晶体化合物晶体,其中通过改变晶体的宽度来调制光谱输出。
28、一种使用低温柔性有机晶体化合物晶体进行波长调制的方法,包括以下步骤:
29、s1、将所述晶体切割成不同宽度的结构;
30、s2、从晶体的一端输入光信号;
31、s3、通过选择不同宽度的晶体部分来调制输出波长。
32、一种用于在低温环境中实时二维运动检测的光谱传感系统,包括:
33、低温柔性有机晶体化合物晶体、用于激发的紫外光源和光信号接收器。
34、一种使用低温柔性有机晶体化合物晶体进行低温环境中二维运动检测的方法,包括以下步骤:
35、s1、将所述晶体置于低温环境中;
36、s2、在x轴方向扫描紫外光源以激发晶体的不同位置;
37、s3、在y轴方向插入并扫描紫外光源以激发晶体的不同深度;
38、s4、实时分析收集到的光谱信号的变化模式以追踪物体在x轴和y轴方向的运动。
39、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
40、(1)theat在298k至77k的温度范围内表现出良好的柔性和可加工性,这一特性使得该材料在低温环境下依然能够保持其物理性能和可操作性,克服了传统有机材料在低温下变脆且难以加工的缺点,低温柔性和可加工性的结合,使得theat及其类似材料在可穿戴设备、生物兼容传感器、软机器人学等多个领域具有广泛的应用前景,推动了材料科学的交叉融合与创新发展。
41、(2)柔性和可加工性使得theat在光电子学领域具有潜在的应用价值,如可用于开发柔性光电子器件,满足特殊环境(如太空、极地等)下的光学信号传输和调制需求。
42、(3)通过与紫外光源和光信号接收器的结合,theat晶体可用于构建低温环境中的光谱传感系统,实现实时二维运动检测,这对于科学研究(如极地生态监测)和工程应用(如机器人探索)具有重要意义。
43、(4)通过改变theat晶体的宽度,可以调制光谱输出,这一特性为光通信和光谱调制技术提供了新的思路和方法,提高了光信号传输的灵活性和可控性,theat的成功合成和性能展示,为低温柔性有机晶体材料的设计和合成提供了新的策略和思路,促进了这一领域的进一步发展。
44、(5)在极端低温环境下,如太空探索和极地研究中,材料的柔性和可加工性至关重要,theat的开发为这些领域提供了新的材料选择,解决了现有材料在低温下性能受限的问题。
1.一种低温加工的柔性有机晶体化合物,其特征在于,包括:
2.一种合成低温柔性有机晶体化合物的方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.一种生长低温柔性有机晶体化合物的分米级晶体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
4.一种在室温下加工低温柔性有机晶体化合物晶体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
5.一种在低温下加工低温柔性有机晶体化合物晶体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
6.一种波长调制器,其特征在于,包括低温柔性有机晶体化合物晶体,其中通过改变晶体的宽度来调制光谱输出。
7.一种使用低温柔性有机晶体化合物晶体进行波长调制的方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.一种用于在低温环境中实时二维运动检测的光谱传感系统,其特征在于,包括:
9.一种使用低温柔性有机晶体化合物晶体进行低温环境中二维运动检测的方法,其特征在于,包括以下步骤:
