前言

近年來，隨著材料學、高分子化學等學科的發展，納米材料受到人們越來越多的重視。由于體積效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應的存在，使得納米尺寸的材料會表現出與常規尺寸材料不同的特性。這些特性使得納米材料可以在很多領域得到應用。在眾多不同形狀的納米材料中，納米粒子由于其能夠成球形、易于組裝成所需的形狀和厚度，吸引了眾多研究人員的目光。而且隨著化學和物理合成方法的迅速發展，許多結構復雜的復合納米粒子得到開發。研究表明，通過選用適宜的內核和外殼材料，能夠調整納米粒子的光學、反應性、磁性等屬性，因此，復合納米粒子在生物、化學、物理、工程等領域有更廣泛的應用前景。

1987年，Yablonovitch和John提出光子晶體的概念。光子晶體是由具有不同折射率的天然或人工材料在空間周期性排列組成的一種新型的光學介質。制備光子晶體的材料主要有三類：半導體材料、介質材料和有機聚合物材料。在光子晶體的研究領域，通過自組裝單分散膠體顆粒的方式取得了一定的成果，但也存在著明顯的不足。由于材料制備工藝的限制，高折射率的單分散顆粒（如二氧化鈦）很難制備，而復合納米粒子可以克服這一問題。在單分散性較好的二氧化硅或是聚苯乙烯顆粒表層包覆一層或兩層高折射率的材料，一方面避免了制備技術的不足，另一方面內核和外殼材料又改變了單一材料的光學性能。因此復合納米粒子廣泛應用在光子晶體研究領域之中。

復合粒子在顯示器件中也具有很好的應用前景。電泳粒子是電子墨水型電泳顯示器件中的重要組成物質。為了達到理想的顯示效果，電泳粒子必須具有以下特點：①較小的密度；②較好的光學性質；③較好的化學穩定性；④良好的熱穩定性；⑤粒子表面帶電量足夠大；⑥粒徑適中；⑦粒子狀態穩定不聚集或不團聚。無機納米粒子具有優異的光學性能、較好的化學穩定性和良好的熱穩定性，可以滿足電泳粒子的性能要求。但無機納米粒子表面電荷密度較小、密度偏大且在油相中分散性不好，因此需要對其進行聚合物改性、包覆，以改善表面電荷密度、分散性和光學性能。

因此，本書對復合納米粒子的制備和性能研究進行了介紹。首先，設計了兩種復合納米粒子用作光子晶體材料，分別是二氧化硅/聚苯乙烯核殼結構納米粒子（SiO₂/PS NPs）和四氧化三鐵/二氧化硅/聚苯乙烯核層殼結構納米粒子（Fe₃O₄/SiO₂/PS NPs）。通過調整工藝參數，制備在一定范圍內粒徑大小可控、粒徑分布均勻、核（層）殼比例可控的復合納米粒子。采用垂直自組裝的方法將其組裝成光子晶體。自編平面波展開法程序，用理論指導實驗。其次，還合成了陽離子型白色電泳粒子（二氧化鈦/二氧化硅/聚合物核層殼結構納米粒子，TiO₂/SiO₂-CH NPs）和陽離子型紅色電泳粒子（三氧化二鐵/二氧化硅/聚合物核層殼結構納米粒子，Fe₂O₃/SiO₂-CH NPs），研究白色電泳粒子和紅色電泳粒子的分散、電泳粒子的適宜結構及粒徑大小。

本書由牡丹江師范學院王超宇著，牡丹江師范學院徐曉雨參與了部分工作。書中引用了部分書刊的資料、文獻，在此向所引用參考文獻的作者致以謝意！由于水平所限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正！

王超宇

2018年6月