專利名稱：一種流體激光工作物質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型流體激光材料及其制備方法。 技術(shù)背景高重復(fù)強(qiáng)激光技術(shù)是激光技術(shù)的重大發(fā)展方向之一，在我國已被列入國家科學(xué)技術(shù)中 長期發(fā)展規(guī)劃。高重復(fù)超強(qiáng)激光系統(tǒng)不僅是未來人類新能源的希望,在國防上也有極其重要 的地位,比如激光聚變(ICF)。目前己發(fā)展的和正在發(fā)展的高重復(fù)強(qiáng)激光系統(tǒng)，如美國正在 建造的192束、1.8兆焦耳脈沖能量的國家點火設(shè)備(NIF)，我國正在研制的60束、100KJ 的神光-III主機(jī)巨型裝置等除了在某些領(lǐng)域小部分在探索氣體激光外，大部分都采用的是 固體激光，使用固體激光工作物質(zhì)。目前固體強(qiáng)激光系統(tǒng)的發(fā)展遇到了困難和技術(shù)瓶頸， 一是固體激光材料在高功率工作 中容易生成損傷點，并且一旦生成了損傷點，在高功率運行中會迅速擴(kuò)大，最終導(dǎo)致自身 的破壞，這已經(jīng)成為激光器運轉(zhuǎn)功率繼續(xù)提升的一個很嚴(yán)峻的自然瓶頸；二是固體的激光 器中對固體激光工作物質(zhì)沒有較好的冷卻方案，無法從根本上克服運行中的導(dǎo)熱問題，在 很大程度上制約了它的重復(fù)使用率、使用范圍、運轉(zhuǎn)周期和壽命，特別是不能提高重復(fù)使 用率限制了一些應(yīng)用領(lǐng)域，同時使運行成本居高不下，達(dá)不到大規(guī)模商業(yè)化的要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服目前無機(jī)固體激光材料易損傷和導(dǎo)熱性差的技術(shù)瓶頸，提供一種 成本低的有機(jī)流體激光材料及制備方法。本發(fā)明提出的新型流體激光工作物質(zhì)，由納米稀土復(fù)合氧化物(N&Yy)2O3,0〈x/y^1/9， 經(jīng)過表面修飾，然后分散于有機(jī)溶劑(DMF或DMSO)中而獲得。本發(fā)明提出的新型流體激光工作物質(zhì)，其制備方法如下首先，采用溶液燃燒法合成出納米稀土復(fù)合氧化物(NdxYy)203 (x/y幻/9);然后，對該納米稀土復(fù)合氧化物的表面進(jìn)行修飾；最后，將修飾好的納米稀土復(fù)合氧化物分散到有機(jī) 溶劑中(如DMSO、 DMF)形成透明溶液，即得流體激光工作物質(zhì)。其中，修飾所用的修 飾劑為硅垸偶聯(lián)劑，如二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅垸，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米稀土復(fù) 合氧化物質(zhì)量的0.5%-2%，修飾反應(yīng)時間為20min-40min,修飾反應(yīng)溫度為65~80°C 。本發(fā)明制備得到的激光介質(zhì)具有良好的流動性和導(dǎo)熱性，用它做成的激光器，可廣泛應(yīng)用于需要激光器的國防、通訊等眾多相關(guān)領(lǐng)域。
圖1是本發(fā)明中表面修飾前后的復(fù)合納米材料分散在乙醇中的TEM圖。圖2是本發(fā)明中該新型液體激光工作物質(zhì)的吸收光譜。圖3是本發(fā)明中該新型液體激光工作物質(zhì)的熒光光譜。
具體實施方式
為了更好地闡述該發(fā)明的成效，列舉實施例如下 實施例1:將5. 006g則203與0. 994gY2(V混合后加入稍過量的硝酸，充分反應(yīng)后加入4. 2g甘氨酸 (NH2CH2COOH)和一定量的去離子水，再加熱蒸發(fā)至凝膠狀，最后在高溫爐上燃燒即得到 淡藍(lán)色復(fù)合納米粒子(Nd(nY。.9)203。取500mg復(fù)合納米粒子裝入兩頸瓶中，密封后進(jìn)行無 氧處理，并加入分析純丙酮，再滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的二甲基二氯硅烷(或三甲基氯硅烷)， 反應(yīng)后進(jìn)行提純和真空干燥處理后得到近白色的納米粉末。再將此粉末超聲分散到DMF (二甲基甲酰胺)或DMSO (二甲亞砜)；中得到含Nc^+濃度為1.0xl(^cm—s的液體激光 工作物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種流體激光工作物質(zhì)，其特征在于由經(jīng)過表面修飾的納米稀土復(fù)合氧化物分散于有機(jī)溶劑中而獲得，所述的納米稀土復(fù)合氧化物為(NdxYy)2O3，0＜x/y≤1/9；有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺或二甲亞砜；；表面修飾用的修飾劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米稀土復(fù)合氧化物質(zhì)量的0.5％-2％，修飾反應(yīng)時間為20min-40min。
2. —種如權(quán)利要求1所述的流體激光工作物質(zhì)的制備方法，其特征是具體步驟為 首先，用溶液燃燒法制備出納米稀土復(fù)合氧化物(NdxYy)2O3，0〈x/y幻/9;然后，采用硅垸偶 聯(lián)劑對該納米稀土復(fù)合氧化物表面進(jìn)行修飾；最后，將修飾好的納米稀土復(fù)合氧化物分散 到有機(jī)溶劑中形成透明溶液；其中硅烷偶聯(lián)劑的用量為稀土復(fù)合氧化物質(zhì)量的0.5%— 2%;修飾反應(yīng)溫度為65~80°C;反應(yīng)時間為20 40min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述硅垸偶聯(lián)劑為二甲基二氯硅烷 或三甲基氯硅垸；所述有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺或二甲亞砜。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種新型流體激光工作物質(zhì)及其制備方法。其制備方法是以稀土氧化釹、氧化釔、硝酸及甘氨酸為原料，采用溶液燃燒法制備出粒徑可控的納米稀土復(fù)合氧化物((Nd<sub>x</sub>O<sub>y</sub>)<sub>2</sub>O<sub>3</sub>；然后，利用表面修飾技術(shù)對納米粒子的表面進(jìn)行改性；最后，將修飾的納米激光材料分散于有機(jī)介質(zhì)中，即得到新型流體激光工作物質(zhì)。對復(fù)合納米激光材料表面修飾的目的是增強(qiáng)無機(jī)納米在有機(jī)介質(zhì)中的分散性，減少或者消除納米表面的羥基基團(tuán)，降低無輻射能量轉(zhuǎn)移。與傳統(tǒng)的固體激光材料相比，本發(fā)明的流體激光工作物質(zhì)可大幅度提高其導(dǎo)熱性，緩解溫度梯度問題，以該種激光材料制成的激光器不易出現(xiàn)損傷，具有良好的光學(xué)性能。
文檔編號H01S3/20GK101217228SQ20071017329
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者仇曉明, 余榮彪, 波 彭, 林建明, 王洪宇, 覃春陽, 瑋 韋, 魯家豹 申請人:復(fù)旦大學(xué)