上转换阵列膜、制备方法、隐形眼镜

本公开属于智能可穿戴隐形眼镜，尤其涉及一种上转换阵列膜、制备方法、隐形眼镜，更具体涉及一种具有多波段近红外光转化效应的可穿戴隐形眼镜阵列膜。

背景技术：

1、上转换发光是一种基于反斯托克斯发光原理，通过吸收两个或两个以上能量较低的光子，继而能够发射出一个能量更高的光子的发光过程。因此，上转换材料能够将不可见的近红外光转换为可见光。由于上转换纳米颗粒具有发射带宽、光转换效率高和光线稳定等优点，其在红外成像、癌症治疗、环境监测、防伪和显示器等应用领域具有重要应用价值。然而，在自然环境中，可见光占比较少，而存在大量的近红外光，但是人类的裸眼却无法感知近红外光。同时由于近红外光波长较大，具有对生物组织伤害较小的优点，因此被广泛应用于探测或民用领域。上转换纳米材料因对近红外光具有刺激-响应功能，因此在近红外光探测领域的应用受到更多关注。

2、目前，已经有将多种基于上转换纳米材料的探测器被开发出来，能够将不可见的红外光转化为人眼可见的光线，例如通过将大量的上转换纳米颗粒均匀分散到有机物中，研制出了一种可穿戴的隐形眼镜，其能够看到可见光和近红外光从而达到夜视的效果，但大量均匀分散的纳米颗粒必然导致隐形眼镜可见光透过率降低，影响观测效果，而单一纳米颗粒只能对特定波段的近红外光产生相应功能，无法转换复杂波段近红外光线，均匀分散的上转换纳米颗粒也无法实现定点成像的目的，故而使得含上转换纳米颗粒的隐形眼镜在实际应用受到诸多限制。

3、因此，研制具有较高透明度、宽红外光谱响应特性且能够稳定成像的隐形眼镜，推动其在环境监测、红外成像等领域的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、基于上述存在的技术问题，本公开提供了一种上转换阵列膜、制备方法、隐形眼镜，以期至少部分地解决上述技术问题，而获得透明度较高、宽红外光谱响应转换的可穿戴隐形眼镜，并将其用于红外探测领域。

2、为了解决上述技术问题，本公开提供的技术方案如下：

3、作为本公开的第一个方面，提供了一种用于透明隐形眼镜的上转换阵列膜，包括：

4、第一有机硅基体膜；和

5、位于第一有机硅基体膜上的上转换阵列，上转换阵列由多个上转换阵列单元构成，每个上转换阵列单元包含均匀分散在有机硅基体中的多种上转换纳米颗粒。

6、在其中一个实施例中，多种上转换纳米颗粒包括nagdf4：nd，yb，er@nagdf4：nd@nagdf4和nayb(98mol％)f4：er@nayf4两种上转换纳米颗粒；

7、其中，nagdf4：nd,yb,er@nagdf4：nd@nagdf4上转换纳米颗粒和nayb(98mol％)f4：er@nayf4上转换纳米颗粒的质量比为2∶1-1∶2。

8、在其中一个实施例中，有机硅基体是由聚二甲基硅氧烷和硫化剂混合而成的，两者的比例范围为20∶1-5∶1。

9、在其中一个实施例中，上转换阵列单元中单元之间的间距为10-40μm；每个单元的高度为2-6μm，直径为16-24μm。

10、在其中一个实施例中，上转换阵列单元的形状包括：圆柱形。

11、作为本公开的第二个方面，提供了一种制备上转换阵列膜的方法，包括：

12、将多种上转换纳米颗粒均匀分散到聚二甲基硅氧烷溶液中，加入硫化剂，得到含上转换纳米纳米颗粒的有机硅基体混合溶液；

13、将上转换纳米颗粒的有机硅基体混合溶液滴加至si基阵列的凹槽内；

14、经高温固化处理后，滴加聚二甲基硅氧烷和硫化剂混合溶液至si基阵列上；

15、再经高温固化处理、冷却处理后，剥离得到上转换阵列膜。

16、在其中一个实施例中，多种上转换纳米颗粒包括nagdf4：nd,yb,er@nagdf4：nd@nagdf4和nayb(98mol％)f4：er@nayf4；

17、nagdf4：nd,yb,er@nagdf4：nd@nagdf4上转换纳米颗粒和nayb(98mol％)f4：er@nayf4上转换纳米颗粒的质量比为2∶1-1∶2；

18、两种上转换纳米颗粒在聚二甲基硅氧烷溶液中的质量比为3％-15％。

19、作为本公开的第三个方面，提供了一种可穿戴隐形眼镜阵列膜，包括：实施例中的上转换阵列膜和覆盖在转换阵列膜的上转换阵列的第二有机硅基体膜，其中第二有机硅基体膜的组成与第一有机硅基体膜相同。

20、在其中一个实施例中，可穿戴隐形眼镜阵列膜的透光度在可见光范围内能达到90％以上；

21、可穿戴隐形眼镜阵列膜将近红外光转换为可见光。

22、作为本公开的第四个方面，提供了一种制备可穿戴隐形眼镜阵列膜的方法，包括：

23、采用上述实施例中的用于透明隐形眼镜内的上转换阵列膜；

24、将上转换阵列膜贴附于隐形眼镜模具表面，去除气泡；

25、将聚二甲基硅氧烷和硫化剂的混合溶液滴加到隐形眼镜模具内，经高温固化处理，冷却处理后，得到基于上转换阵列的可穿戴隐形眼镜。

26、基于上述技术方案，本公开提供的一种用于透明隐形眼镜的上转换阵列膜、制备方法、隐形眼镜至少包括以下有益效果之一：

27、(1)根据本公开的实施例，将多种上转换纳米颗粒分散到第一有机硅基体膜内，能够实现宽波谱范围内的近红外光谱向可见光谱的转换；将上转换纳米颗粒均匀分散到上转换阵列单元内，在获得较高上转换纳米颗粒负载的同时能够利用等间距分布的上转换阵列单元获得较高的可见光透光率。

28、(2)根据本公开的实施例，在本公开提供的上转换阵列中，当隐形眼镜中上转换纳米颗粒的含量增加到10％时，能够将整个隐形眼镜阵列膜照亮，使其具有单点成像的功能，从而可以应用于可见光和近红外光探测领域的应用。即使将隐形眼镜中上转换纳米颗粒的含量进一步增加到10％时，隐形眼镜的透光度也能够达到85％以上，能够满足正常的使用。

技术特征：

1.一种用于透明隐形眼镜的上转换阵列膜，包括：

2.根据权利1所述的上转换阵列膜，其中所述多种上转换纳米颗粒包括nagdf4：nd，yb，er@nagdf4：nd@nagdf4和nayb(98mol％)f4：er@nayf4两种上转换纳米颗粒；

3.根据权利1所述的上转换阵列膜，其中所述有机硅基体是由聚二甲基硅氧烷和硫化剂混合而成的，两者的质量比20：1至5：1。

4.根据权利1所述的上转换阵列膜，其中所述上转换阵列单元中单元之间的间距为10-40μm，每个单元的高度为2-6μm，直径为16-24μm。

5.根据权利要求4所述的上转换阵列膜，其中，所述上转换阵列单元的形状包括：圆柱形。

6.一种制备根据权利要求1-5中任一项所述的上转换阵列膜的方法，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多种上转换纳米颗粒包括nagdf4：nd,yb,er@nagdf4：nd@nagdf4和nayb(98mol％)f4：er@nayf4；

8.一种可穿戴隐形眼镜阵列膜，包括根据权利要求1-5中任一项所述的上转换阵列膜和覆盖在所述上转换阵列膜的上转换阵列的第二有机硅基体膜，其中所述第二有机硅基体膜的组成与所述第一有机硅基体膜相同。

9.根据权利要求8所述的可穿戴隐形眼镜阵列膜，其中，所述可穿戴隐形眼镜阵列膜的透光度在可见光范围内能达到90％以上；

10.一种制备根据权利要求8或9所述的可穿戴隐形眼镜阵列膜的方法，包括：

技术总结本公开提供了一种上转换阵列膜、制备方法、隐形眼镜，属于智能可穿戴隐形眼镜技术领域，其中用于透明隐形眼镜的上转换阵列膜包括：第一有机硅基体膜；和位于第一有机硅基体膜上的上转换阵列，该上转换阵列由多个上转换阵列单元构成，每个上转换阵列单元包含均匀分散在有机硅基体中的多种上转换纳米颗粒。本公开还提供了一种可穿戴隐形眼镜阵列膜，包括上转换阵列膜和覆盖在上转换阵列膜的上转换阵列的第二有机硅基体膜，其中第二有机硅基体膜的组成与第一有机硅基体膜相同。技术研发人员：王胜,陈毅豪受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2