CN103361043A - 材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料及其生产方法。所述材料可包括介质和分散在所述介质中的碳纳米管。荧光部分可附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团。所述荧光部分可以足以使所述材料在辐射的存在下发荧光的浓度处于所述材料中。所述荧光部分可具有在可见光谱内或低于可见光谱的发射波长。所述碳纳米管可以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度分散在所述介质中。任何合适的产品均可包括所述材料。用于鉴定所述产品的真伪的方法可包括检测发出的辐射、测试电导率和确定所述碳纳米管的结构特性的存在。
Description
技术领域
本公开总体涉及经荧光表面改性的碳纳米管，以及用于生产和使用所述纳米管的方法。一个该用途可为用于鉴定(verification)产品的真伪(真实性，authenticity)或采购该产品。
背景技术
碳纳米管是包含主要通过sp2键以六边形排列的碳原子的圆柱形纳米结构体。它们可通过包括化学气相沉积、电弧放电和激光烧蚀的大量技术制造。碳纳米管具有通常惰性的表面。
发明内容
一个实施方式涉及材料。所述材料可包括介质和碳纳米管可分散在所述介质中。第一荧光部分可附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团。所述第一荧光部分可以足以使所述材料在辐射的存在下发荧光的浓度处于所述材料中。此外，在一个实施方式中，所述碳纳米管可以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度被分散。
另一个实施方式涉及用于生产材料的方法。所述方法可包括提供介质和在所述介质中分散碳纳米管。所述方法可包括将第一荧光部分附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团。所述第一荧光部分可以足以使所述材料在辐射的存在下发荧光的浓度处于所述材料中。此外，在一个实施方式中，所述碳纳米管可以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度被分散。
此外，一个实施方式涉及用于鉴定具有材料的产品的真伪的方法。所述方法可包括将所述材料暴露于入射辐射，和检测具有第一发射波长的发出的辐射以鉴定所述产品的真伪。所述材料可包括介质和分散在所述介质中的碳纳米管。第一荧光部分可以足以使所述材料在辐射的存在下以第一发射波长发荧光的浓度附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团。在一个实施方式中，所述第一发射波长在可见光谱内或低于可见光谱。
进一步的实施方式涉及用于鉴定具有材料的产品的真伪的方法。所述方法可包括检测具有第二发射波长的发出的辐射以鉴定所述产品的真伪。所述材料可进一步包括附着至在第二数量的所述碳纳米管上的官能团的第二荧光部分，其浓度足以使所述材料在辐射的存在下以第二发射波长发荧光。所述第二荧光部分可以在可见光谱内或低于可见光谱的第二发射波长发荧光。所述第一和第二发射波长可为不同的波长。
一个实施方式涉及检测所述材料是否以第一预定的强度发荧光以鉴定所述产品的真伪。
又一个实施方式涉及鉴定具有材料的产品的真伪的方法。所述方法可包括测试所述材料的电导率以鉴定所述产品的真伪。所述材料可包括以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度分散在介质中的碳纳米管。
此外，一个实施方式涉及用于鉴定具有材料的产品的真伪的方法。所述材料可包括介质和分散在所述介质中的碳纳米管。所述方法可包括使用电子显微镜法观察(inspect)所述材料以确定所述碳纳米管的结构特性的存在，从而鉴定所述产品的真伪。
附图说明
所述附图说明本发明的实施方式，且与说明书一起用来解释本发明的原理。所述附图仅是本发明典型实施方式的说明且不限制本发明。
图1图示了根据本发明的方面使碳纳米管的表面官能化的三种可能的过程。
图2图示了根据本发明的方面的两种示例性的荧光部分对经官能化的碳纳米管的官能团的附着。
图3图示了根据本发明的方面用乙二醇对碳纳米管进行表面改性以分散在介质中。
图4图示了根据本发明的方面在材料电导率与材料的纳米管浓度之间的示例性关系。
图5图示了根据本发明的方面荧光碳纳米管油墨在防伪安全(counterfeitsecurity)中的若干种可能的应用。
图6图示了根据本发明的方面使用碳纳米管鉴定产品真伪的方法。
具体实施方式
根据实施方式，本发明涉及包括碳纳米管的材料，所述碳纳米管具有附着至该碳纳米管的表面的荧光部分。对碳纳米管进行官能化和使荧光部分附着在所得的官能团处。碳纳米管也可用官能团或剩余官能性(residualfunctionality)进行表面改性以附着染料，这可帮助所述纳米管的分散。
荧光染料可用于对材料进行标记(mark)或标识(tag)以进行荧光成像。由于它们发射与它们所吸收的光不同波长的光的能力，荧光染料可用于制造识别性标记，该识别性标记在普通的照明条件下可能是不明显的。通过将物品用荧光染料浸染，由于检测荧光标记和使该标记再现两者的困难，制造商给伪造制造出障碍。荧光染料存在许多应用，包括货币、身份证和通信文件。
碳纳米管官能化
碳纳米管是包含主要通过sp2键以六边形排列的碳原子的圆柱形纳米结构体。它们可通过包括化学气相沉积、电弧放电和激光烧蚀的大量技术制造。碳纳米管具有通常惰性的表面。
由于碳纳米管的惰性性质，在未首先使得碳纳米管有助于键合的情况下，难以将部分附着至碳纳米管壁。为了促进荧光部分的附着，可将碳纳米管首先用反应性更大的基团(例如羧基或羟基)官能化，之后可附着一个或多个荧光部分或其它官能团(例如乙二醇)以允许进一步的表面改性。
存在大量可使碳纳米管官能化的方式。在一个实施方式中，碳纳米管壁可通过氧化以化学方式官能化。取决于所需的氧化程度，碳纳米管可用氧化剂(例如硝酸或硫酸)以变化的强度和持续时间进行处理。碳纳米管在它们的末端处和在壁缺陷处的键可受到高的应力，且可比普通的壁侧面碳键更容易被氧化剂氧化。在较高浓度下，在氧化期间，氧化剂还可使碳纳米管的一些普通的壁侧面的键断裂。氧化在经氧化的壁表面上产生官能团，荧光部分可附着至所述官能团。这些官能团可包括但不限于：羧基、羰基、羟基和酯基。在生成羧基的这个实例中的反应可如下：
在另一个实施方式中，碳纳米管可通过侧壁官能化而被直接官能化。纳米管的碳键可从sp2键杂化成sp3键，且新得的键可通过加成反应附着至官能团。碳纳米管侧壁保持完好(intact)，而官能团偶联至碳纳米管的π-共轭面内。这种官能化可通过氟化、氯化、自由基附着或任何其它的侧壁官能化方法而发生。可添加任何官能团，其包括但不限于：羧基、羰基、羟基和酯基。例如，涉及氟化和甲酸的官能化反应可如下：
其中，氟原子附着至碳纳米管壁，并随后通过亲核取代被反应性官能团(在该情况中为羧基)代替。
在另一个实施方式中，碳纳米管表面可通过向该碳纳米管表面添加聚合物膜而被官能化，使所述纳米管的壁完好和键未受影响。例如，在等离子体聚合中，射频源产生电场，其使包含悬垂官能团的单体离子化和活化。所述单体在碳纳米管的壁上聚合为膜。该膜包含可用于结合至其它分子的悬垂官能团。这些悬垂官能团可包括但不限于：羧基、羰基、羟基、酯基、氨基和硝基。所述单体可包括但不限于丙烯酸和乙酸。
图1图示了根据本发明的使碳纳米管官能化的三种示例性方法：氧化、侧壁官能化和等离子体聚合。当纳米管101经历氧化时，壁中的碳-碳键可断裂，且在断裂处102可形成一个或多个官能团103(在该实例中为羧基)。当碳纳米管101经历侧壁官能化时，sp2碳键可杂化成sp3碳键105，和一个或多个官能团103可附着在新的键位点处。当纳米管101经历等离子体聚合时，可在碳纳米管101上形成聚合物膜104，和可在所述聚合物膜104上形成一个或多个官能团103。
荧光部分附着
在使碳纳米管官能化后，可将荧光部分添加至碳纳米管。荧光部分的实例包括反应性荧光染料和荧光量子点(quantum dot)。在本发明的实施方式中，反应性荧光染料附着至碳纳米管表面上的官能团。可能的反应(在该情况中，使用羧基作为官能团)如下：
根据实施方式，荧光部分可从电磁谱的任何区域针对它们的发射波长进行选择。碳纳米管是天然发荧光的，但典型地只在红外区域(>750nm)中发荧光。通过将荧光部分附着至碳纳米管的表面，根据所附着的荧光部分的性质，所述碳纳米管可以跨越电磁谱的期望的波长发荧光。荧光部分可从会与官能团键合的任何合适的反应性荧光染料基团中选择，包括但不限于丹磺酰氯、荧光素和若丹明族化合物。在一个实施方式中，荧光部分具有小于750nm的波长。在一个实施方式中，荧光部分具有在可见光谱内或低于可见光谱的发射波长。在附着至经官能化的碳纳米管之前，荧光部分可用反应性基团官能化以帮助键合，这例如通过酰胺化或酯化进行。
在另一个实施方式中，荧光部分为胺官能化的量子点。量子点是具有由颗粒的尺寸定义的特性的半导电颗粒，其中荧光性是一种这样的特性。这些点可比反应性荧光部分更稳定且更不受浸出(leaching)。量子点典型地包含由两种或更多种形成晶格的金属制成的核，和可包含环绕所述核的壳。量子点可具有附着至该量子点的官能团，其允许它结合至另外的分子例如胺基或酯基。在该实施方式中，用于将量子点附着至碳纳米管的机理与用于附着反应性荧光染料的机理相同。然而，所述量子点是首先胺官能化的，使得它们能够附着至官能团(其附着至碳纳米管)，如随后在实验方案部分中描述的。量子点核可选自任何荧光量子点核材料，包括但不限于：CdSe、CdTe和GaN。如果需要，量子点壳可包括但不限于ZnS和CdSe。在一个实施方式中，胺官能化的量子点具有在可见光谱内或低于可见光谱的发射波长。
图2图示了根据本发明方面的荧光部分对碳纳米管201的表面的附着。官能团202(在该实例中为羧基)附着至纳米管。在该实例中，荧光部分203A显示为胺官能化的量子点。荧光部分203A和碳纳米管的官能团202经历偶联反应；在该情况下，羧基的羟基与胺基的氢原子键合，其被所述量子点化合物的氮基团代替。新的荧光基团204A键合至纳米管201，形成经官能化的碳纳米管。替代地，在该实例中，不同的荧光部分203B显示为丹磺酰氯。荧光部分203B和碳纳米管的官能团202经历偶联反应；在该情况下，丹磺酰氯的氯原子离解，和硫原子置换羧基的羟基的氢原子，与氧键合。新的荧光基团204B键合到纳米管201，形成经官能化的碳纳米管。在替代的实施方式中，为了荧光部分的附着，可将羧酸转化成更有助于离去的基团如酰氯。
碳纳米管的官能化可导致在所述碳纳米管的壁上的许多官能团。在一个实施方式中，多于一个的荧光部分可附着至碳纳米管。在一个实施方式中，两个或更多个荧光部分附着至在材料中的碳纳米管。附着至碳纳米管的所述两个或更多个荧光部分可为相同类型的荧光部分。替代地，附着至碳纳米管的两个或更多个荧光部分可为两种或更多种不同类型的荧光部分。在制备根据本发明原理的材料的过程中，多个类型的荧光部分可在部分附着阶段期间一次性地全部添加，或者如果需要可在单独的阶段中添加。例如，各自具有不同发射波长的若丹明和荧光素染料两者可附着至纳米管或纳米管组(group)上的官能团。在一个实施方式中，荧光材料可包括第一和第二部分的碳纳米管。第一类型的荧光部分可附着至第一部分的碳纳米管。第二类型的荧光部分可附着至第二部分的碳纳米管。例如，若丹明可附着至第一部分的碳纳米管和荧光素染料可附着至第二部分的碳纳米管。在一个实施方式中，多于一个的荧光部分的附着可通过如下实现：调节反应化学计量，使得第一类型的荧光部分可不与全部官能团反应，使剩余的官能团用于附着第二类型的荧光部分。
所述荧光部分可以足以允许所述材料以应用所需的强度发荧光的任何浓度存在于碳纳米管上。在一个实施方式中，根据本文描述的发明原理的材料可以这样的强度发荧光：该强度通常无需借助任何仪器或机器即可观察到。在一个替代实施方式中，所述材料可以这样的强度发荧光：该强度通常可借助仪器或机器观察到。进一步地，根据本发明原理的材料可以低于可见光谱的发射波长发荧光，这需要使用仪器或机器来检测荧光。
用于分散的表面改性
碳纳米管通常是疏水的，和为了将纳米管更好地分散在含水或有机溶剂中，或为了减少纳米管的附聚，可改变它们的性质。在氧化期间形成的官能团通过使纳米管表面极化可帮助分散。此外，在氧化期间形成的官能团通过降低颗粒之间的范德华相互作用可减少附聚。羧酸是可在氧化期间形成的官能团的一个实例。不过，可能需要比通过官能化提供的分散特性大的分散特性。在一个实施方式中，可对根据本发明原理的具有荧光部分的碳纳米管进行另外的改性。所述另外的改性对碳纳米管添加分散性官能团以帮助分散到不同介质中。取决于用于分散的介质的特性，所述分散性官能团可为亲水性官能团或有机官能团。分散性官能团可包括但不限于乙二醇、辛醇和聚乙二醇。这种改性可在荧光部分附着之前或之后发生。在一个实施方式中，可用减少附聚的官能团如胺基对碳纳米管进行表面改性。这可用阻碍大规模附聚的任何官能团(包括但不限于羧基和胺基)进行。
替代地，除了它们的荧光性质之外，附着至碳纳米管的荧光部分还可根据它们在不同介质中的分散能力进行选择，从而消除添加改善分散的官能团的需要。在一个实施方式中，附着至碳纳米管的荧光部分可为亲水性的或疏水性的。在该实施方式中，可无需进一步使碳纳米管的表面官能化，因为可仅改变荧光部分的量以实现分散。
碳纳米管的表面改性允许所述碳纳米管在许多不同的介质中分散。碳纳米管可分散在包括溶剂和聚合物的任何合适的介质中。合适的溶剂可为极性或非极性的。碳纳米管可分散在极性溶剂中，包括但不限于水、丙酮、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二氯乙烯或氯仿。可使用表面活性剂以将碳纳米管分散在水溶液中，包括但不限于Triton XTM、Triton-100TM、癸胺、十二烷胺或十六烷胺。碳纳米管可分散在非极性溶剂中，包括但不限于乙酸酯、烷烃、芳族化合物和卤化芳族化合物。碳纳米管可分散在聚合物中，包括但不限于环氧树脂、胶乳或聚氨酯。
图3图示了用分散性官能团(在该实例中，使用乙二醇官能团以分散到含水介质中)对碳纳米管进行表面改性的实施方式。用官能团302(在该情况下为亚硫酰二氯)处理经羧化的碳纳米管301，以在碳纳米管303上形成反应性官能团(在该情况下为酰氯)。该碳纳米管303经历用分散性官能团304(在该情况下为乙二醇)进行的取代，以形成经表面改性的碳纳米管305，其具有优于无分散性官能团的碳纳米管的分散性质。
电导率
碳纳米管可呈现出导电性，和碳纳米管浓度高于材料的电逾渗阈值的材料可导电。通常，当导电颗粒分散在介质中时，它们形成具有导电网络的材料。导电颗粒可以足够高至使材料导电的浓度分散。该浓度称为电逾渗阈值，且其受到因素例如颗粒分散在其中的介质、材料的温度和颗粒在介质中的分散的影响。通常，随着物质在材料中的重量分数或材料温度提高，或者随着颗粒的附聚减少，电逾渗阈值降低。逾渗阈值附近的电导率的方程如下所示：
σ=σC(φ-φC)t
其中σ是材料的电导率，σC是材料的电导率常数，
是导电颗粒在材料中的重量分数，
是材料的逾渗阈值，和t是材料的换算系数(scaling factor)。该方程可用于确定逾渗阈值，因为材料的σC和t是已知的或可通过实验确定。该方程仅在逾渗阈值附近适用，之后要考虑其它效应例如隧穿，尽管随着碳纳米管浓度提高，材料的电导率仍然增大。
当碳纳米管分散到介质中时，所得材料呈现出电逾渗阈值，如上所述。在一个实施方式中，包含经荧光表面改性的碳纳米管的材料可为导电的。如以上讨论的，材料的电导率将取决于纳米管分散于其中的介质的特性和纳米管在材料中的浓度。图4中的曲线图图示了说明碳纳米管浓度和材料电导率之间的典型关系的曲线。尽管图4中所示的曲线的形状是典型的，但所述曲线将基于介质的性质变化。
逾渗阈值通常通过对如下进行作图而确定：材料电导率(σ)的log对纳米管浓度与逾渗阈值之差
的log。所得线性图可用于确定材料的电导率常数(σc)和换算系数(t)，由其可计算逾渗阈值对于目视近似，逾渗阈值可作为电导率随着碳纳米管浓度(在1和11/2%之间)的急剧增大在图4中看到(注意该图的y轴是对数标度)。在高于逾渗阈值的碳纳米管浓度下，电导率达到电导率平稳状态(plateau)，其由电导率随着浓度变得水平表示，尽管这不是真的平稳状态，因为随着纳米管浓度的不断增大，电导率继续增大。碳纳米管浓度在逾渗阈值或逾渗阈值之上的材料将具有可控制的和可测量的电阻率。例如，如果期望0.0001S/cm的电导率，则纳米管浓度可为1.5%；如果期望0.01S/cm的电导率，则纳米管浓度可为2%。电阻率与电导率成反比，并且可计算电阻率使得可测量电阻率来代替测量电导率。本发明的该特征可以两术语中的任一者讨论而不改变本发明的范围。
产品鉴定和防伪安全
根据本发明原理的材料可为应用于或用于涂覆任何产品的全部或部分表面的油墨或涂料。此外，根据本发明原理的材料可为用于制备任何产品的全部或部分的物质。进一步地，所述材料可为用于制备任何产品的全部或部分的物质的构成成分。例如，产品可包括由物质制得的部分，所述物质包括分散在该物质中的所述材料。此外，所述材料可用于任何产品的包装中或包装上，或者用于附着至任何产品的标识中或标识上。
“产品”可为任何合适的产品。进一步地，产品可为围绕或附着至产品的任何包装。产品可为商业、政府或消费者使用的任何产品。产品的实例包括具有如下部分的任何集成电路和任何电路板，所述部分由根据本发明原理的具有碳纳米管的材料形成或用所述材料涂抹(paint)。其它实例包括具有如下的消费品，例如手袋、服装、鞋、表、珠宝和电子器件(如移动电话)：由根据本发明原理的包含碳纳米管的材料形成的任何部分；或用根据本发明原理的包含碳纳米管的材料涂覆或涂抹的一部分表面。在一个实施方式中，“产品”可为附着至消费品(例如服装制品)的标识，其中所述标识由根据本发明原理的具有碳纳米管的材料形成或用所述材料涂抹。具有根据本发明原理的由碳纳米管形成的材料的产品的另外的实例可为用于任何药物产品的包装。例如，药物一般包装在塑料瓶中，该塑料瓶具有贴在该瓶子上的标签。制得瓶子的塑料可包括本文描述的具有碳纳米管的材料，或者贴在瓶子上的标签可在其上印刷有油墨，所述油墨包括本文描述的具有碳纳米管的材料。作为另外的实例，药物产品如片剂或胶囊可包括本文描述的具有碳纳米管的材料。
在一个实施方式中，材料可包含表面附着有一种类型的荧光部分(其可称为第一荧光部分)的碳纳米管。所述第一荧光部分可具有在可见光谱内或低于可见光谱的发射波长。例如，在一个实施方式中，所述第一荧光部分可具有小于750nm的发射波长。在替代实施方式中，材料可包含表面附着有两个或更多个荧光部分的碳纳米管，其中所述部分具有在可见光谱内或低于可见光谱的不同的发射波长。例如，第一部分可具有约350nm的激发波长和约400nm的发射波长，而第二部分可具有约550nm的激发波长和约600nm的发射波长。纳米管可用极化官能团表面改性并分散至极性应用体系中，如含水涂料中。所述涂料可施加到产品上。在一个实施方式中，所述产品可用365nm波长的辐射进行辐照以检验(check)400nm下的荧光。在替代实施方式中，所述产品可用365nm波长的辐射进行辐照以检验400nm下的荧光，和用565nm的另一种光进行辐照以检验600nm下的荧光。如果对两种光源均鉴定了荧光，则所述产品可鉴定为真的。如果在两个波长下不都存在荧光，则所述产品可识别为伪造的。伪造者必须知晓检验产品的荧光，且必须还知晓以多种波长进行检验。图5图示了纳米管的荧光用于标志中的应用。
在本发明的另一个实施方式中，可将碳纳米管以使得材料以特定的电导或以特定的电阻导电的分散水平和浓度分散在所述材料中。在一个实施方式中，所述材料可为油墨或涂料。碳纳米管以使得材料导电的足够的浓度分散在所述材料中可与本说明书中描述的其它实施方式组合或者替代所述其它实施方式，所述其它实施方式例如附着荧光部分或者使用电子显微镜法观察碳纳米管形状或尺寸。如之前讨论的，电导率取决于所述材料的性质和碳纳米管在所述材料中的浓度，并可相对于浓度进行作图、计算或测试，以确定预定电阻。
为了确定产品是否是真的，可将电流施加到材料上并测量电压。替代地，可将电压施加到材料上并测量电流。所述材料可应用于产品例如油墨、涂料或涂层。制得所述产品的任何部分的物质可包括所述材料。产品的特定部分可用所述材料涂覆。所述产品的经涂覆的部分将具有特定的电导或电阻。在一个替代实施方式中，产品的特定部分可由所述材料制成。由所述材料制得的所述产品的特定部分将具有特定的电导或电阻。可测量经涂覆的或特定的部分的电阻以确定所述产品的真伪。伪造者可能未意识到这种电性质或者可能不能复制它。图5图示了碳纳米管的电导率用于标志中的应用。
在另一个实施方式中，产品的真伪可通过使用替代的显微技术例如电子显微镜法检查所述产品来确定。根据本发明原理的具有碳纳米管的材料可应用于产品如油墨、涂料或涂层。此外，制得所述产品的任何部分的物质可包括根据本发明原理的具有碳纳米管的材料。可用电子显微镜检查其中涂抹或涂覆有所述材料的产品的区域。类似地，可用电子显微镜检查由包括所述材料的物质制成的产品的部分。用电子显微镜进行的观察允许检查碳纳米管的结构特性例如尺寸或形状。例如，为了制造特定均匀尺寸或形状的纳米管，可控制形成或切割所述纳米管的过程，例如通过化学气相沉积进行。为了测试产品真伪，可观察材料中的碳纳米管的尺寸或形状，并将其与碳纳米管的“对照用的(受控制的，controlled for)”尺寸或形状进行比较。对于特别昂贵或独特的产品，伪造者可能确定荧光部分的适当发射波长和纳米管的预定电阻，并将它们应用于伪造的产品，但可能无法适当地确定纳米管的尺寸或物理结构。使用电子显微镜法观察碳纳米管形状或尺寸可与本说明书中描述的其它实施方式组合或替代所述其它实施方式，所述其它实施方式例如附着荧光部分或者分散碳纳米管以使得材料导电的足够的浓度分散在所述材料中。图5图示了纳米管的电子显微镜法用于徽章或标志中的应用。
根据商业需要和产品特性，这些不同的安全水平可适合于防伪系统。对于所选择的项目，基于所述项目的成本、重要性或其它区别因素，系统可适合于测试多波长下的荧光，以及测试特定电阻下的电导率。但是对于更昂贵的或独特的项目，可应用电子显微镜。不需要改变实际的防伪介质，而仅需要改变用于检验伪造的系统，尽管可改变材料的特性例如稀释以允许用户化(customization)。
图6图示了根据本发明实施方式的用于确定产品是否为真的示例性方法。在601中，具有根据本发明原理的材料的产品暴露于入射辐射。在一个实施方式中，所述材料的全部或部分暴露于入射辐射。在602中，可以第一预定波长检验荧光；如果所述材料不以正确的波长发荧光，则如在609中，可确定所述产品不是真的，即为伪造的。另一方面，如果所述材料确实以正确的波长发荧光，则可确定所述产品是真的。替代地，在操作609中，可确定所述材料是否以第一预定波长发荧光和所述材料是否以第一预定强度发荧光。如果所述材料不以正确的波长和强度发荧光，则可确定所述产品不是真的。另一方面，如果所述材料确实以正确的波长和强度发荧光，则可确定所述产品是真的。操作602可仅包括以第一预定波长检验荧光。然而，任选地，操作602可包括以两个或更多个预定波长检验荧光。在该实施方式中，如在603中，可重复所述测试直至测试了所有波长。例如，操作602可包括以第一和第二预定波长检验荧光。如果所述材料以第一和第二预定波长发荧光，则可确定所述产品是真的。另一方面，如果所述材料不全以两个波长发荧光，则可确定所述产品不是真的。在一个实施方式中，可用操作603终止用于确定产品是否为真的方法。替代地，可进行一个或多个附加测试。
在一个实施方式中，在操作604中进行附加测试。在操作604中，可向所述材料施加电流，并在605中进行检验以确定是否测得预期的电导或电阻。如果测得的电导或电阻与预期的不同，则如在609中可确定所述产品不是真的。如果测得的电导或电阻与预期的相同，则可确定所述产品是真的。操作604和605可单独进行以确定产品的真伪。替代地，操作604和605可与本文中描述的其它测试一起进行以确定产品的真伪。在一个实施方式中，可用操作605终止用于确定产品是否为真的方法。替代地，可进行一个或多个附加测试。
在一个实施方式中，在操作606中进行附加测试。在操作606中，可使用电子显微镜法检查所述材料中的碳纳米管的结构。操作606可包括观察材料中的碳纳米管的尺寸或形状或其它结构特性，并将观察结果与碳纳米管预期的或“对照用的”尺寸或形状进行比较。在操作607中，可确定观察到的结构特性是否与预期的结构特性基本相同。如果未观察到预期的结构，则如在609中可确定物品不是真的。如果观察到预期的结构，则如在608中可确定产品是真的。
说明性实验方案
以下说明性实验方案是可在实验室环境中实施的预示性实施例。
1.荧光碳纳米管的制备—等离子体聚合，量子点
用硝酸、硫酸和水组成的酸溶液处理碳纳米管，以形成溶液A。将丙烯酸溶液添加到溶液A中以形成溶液B，并施加射频。将CdSe/ZnS量子点(10nmol/mL)添加到氨/水溶液中以形成溶液C，并将所述量子点与所述纳米管保持在1:1-1:4之间的比例；将溶液C添加到溶液B中以形成溶液D。1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺作为稳定剂存在于磷酸盐缓冲盐水溶液(35μmol/mL)中，以形成具有pH7.4的溶液E；将溶液E添加到溶液D中。将所得悬浮液在42℃培育8小时。培育后，将悬浮液冷却至室温，离心1小时，并在磷酸盐缓冲盐水溶液中漂洗。
2.分散性荧光碳纳米管的制备—酸氧化、丹磺酰氯、乙二醇表面改性
向100mL圆底烧瓶中，添加多壁碳纳米管(80nm直径，1.0g)和搅拌子(stir bar)。向所述圆底烧瓶中添加包含硝酸(30mL)、硫酸(7.5mL)和水(3mL)的溶液。将所述圆底烧瓶连接到冷凝器，并将反应物加热回流96小时。通过离心纯化羧酸改性的纳米管，并从上清液中倾析出纳米管。然后将纳米管再分散在去离子水中。重复该过程直至倾析溶液的pH与去离子水相同。
向100mL圆底烧瓶中，添加经干燥的羧酸多壁碳纳米管(0.25g)和磁性搅拌子。向该圆底烧瓶中，添加亚硫酰二氯(10mL)，并将圆底烧瓶迅速连接到冷凝器。将反应物加热回流24小时。经由蒸馏除去残留的亚硫酰二氯。将圆底烧瓶用氩气回填。向酰氯改性的碳纳米管中添加乙二醇(20mL)并将反应物加热至120℃48小时。通过离心纯化二醇改性的纳米管，并从上清液倾析出纳米管。然后将纳米管再分散在四氢呋喃中。重复该过程3次。
向100mL圆底烧瓶中，添加二醇改性的碳纳米管(0.5g)和在无水四氢呋喃中的三乙胺(0.3g)。然后滴加溶于四氢呋喃(10mL)中的丹磺酰氯(0.43g)并通过磁力搅拌48小时。通过过滤纯化碳纳米管。用四氢呋喃洗涤碳纳米管以除去过量的丹磺酰氯。
Claims (23)
1.材料，包含：
介质；
分散在所述介质中的碳纳米管；以及
附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团的第一荧光部分，所述第一荧光部分以足以使所述材料在辐射的存在下发荧光的浓度处于所述材料中。
2.权利要求1的材料，其中所述碳纳米管是以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度分散的。
3.权利要求2的材料，其中所述介质是非传导性的。
4.权利要求1的材料，其中所述第一荧光部分是亲水的或疏水的。
5.权利要求1的材料，进一步包含附着至所述碳纳米管的一个或多个的分散性官能团。
6.权利要求1的材料，其中所述第一荧光部分以在可见光谱内或低于可见光谱的第一发射波长发荧光。
7.权利要求6的材料，进一步包含：
附着至在第二数量的所述碳纳米管上的官能团的第二荧光部分，其浓度足以使所述材料在辐射的存在下发荧光，
其中所述第二荧光部分以在可见光谱内或低于可见光谱的第二发射波长发荧光，且所述第一和第二发射波长是不同的波长。
8.生产材料的方法，包括：
提供介质；
将碳纳米管分散在所述介质中；以及
将第一荧光部分附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团，所述第一荧光部分以足以使所述材料在辐射的存在下发荧光的浓度处于所述材料中。
9.权利要求8的方法，其中所述碳纳米管是以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度分散的。
10.权利要求9的方法，其中所述介质是非传导性的。
11.权利要求8的方法，其中所述第一荧光部分是亲水的或疏水的。
12.权利要求8的方法，进一步包括将分散性官能团附着至所述碳纳米管的一个或多个。
13.权利要求8的方法，其中所述第一荧光部分以在可见光谱内或低于可见光谱的第一发射波长发荧光。
14.权利要求13的方法，进一步包括：
将第二荧光部分附着至在第二数量的所述碳纳米管上的官能团，所述第二荧光部分以足以使所述材料在辐射的存在下发荧光的浓度处于所述材料中，
其中所述第二荧光部分以在可见光谱内或低于可见光谱的第二发射波长发荧光，且所述第一和第二发射波长是不同的波长。
15.用于鉴定具有材料的产品的真伪的方法，包括：
将所述材料暴露于入射辐射，所述材料包括介质和分散在所述介质中的碳纳米管，其中第一荧光部分以足以使所述材料在辐射的存在下以第一发射波长发荧光的浓度附着至在第一数量的所述碳纳米管上的官能团；以及
检测具有第一发射波长的发出的辐射以鉴定所述产品的真伪。
16.权利要求15的方法，其中所述第一发射波长在可见光谱内或低于可见光谱。
17.权利要求16的方法，其中所述材料进一步包括附着至在第二数量的所述碳纳米管上的官能团的第二荧光部分，其浓度足以使所述材料在辐射的存在下以第二发射波长发荧光，并且其中所述第二荧光部分以在可见光谱内或低于可见光谱的第二发射波长发荧光，且所述第一和第二发射波长是不同的波长，所述方法进一步包括：
检测具有所述第二发射波长的发出的辐射以鉴定所述产品的真伪。
18.权利要求15的方法，进一步包括：
检测所述材料是否以第一预定的强度发荧光以鉴定所述产品的真伪。
19.权利要求15的方法，其中所述碳纳米管以足以使所述材料在该材料的电逾渗阈值或在该材料的电逾渗阈值之上导电的浓度分散在所述介质中。
20.权利要求19的方法，进一步包括测试所述材料的电导率以鉴定所述产品的真伪。
21.权利要求19的方法，其中所述介质是非传导性的。
22.权利要求21的方法，进一步包括测试所述材料的电导率以鉴定所述产品的真伪。
23.权利要求15的方法，进一步包括使用电子显微镜法观察所述材料以确定所述碳纳米管的结构特性的存在，从而鉴定所述产品的真伪。
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040171175A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-02 | Swanson Basil I. | Process for conjugating biomolecules to hydrophobic membrane-incorporated molecules |
| US7682523B2 (en) * | 2003-09-05 | 2010-03-23 | William Marsh Rice University | Fluorescent security ink using carbon nanotubes |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4558224A (en) | 1983-05-26 | 1985-12-10 | Imperial Inc. | Counterfeit bill warning device |
| JPH11283276A (ja) | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Rikagaku Kenkyusho | 蛍光式情報記録媒体とその情報書込装置および情報読取装置 |
| US8701857B2 (en) * | 2000-02-11 | 2014-04-22 | Cummins-Allison Corp. | System and method for processing currency bills and tickets |
| GB0126284D0 (en) | 2001-11-01 | 2002-01-02 | Oxonica Ltd | Water soluble luminescent nanoparticles |
| JP4636454B2 (ja) | 2003-05-13 | 2011-02-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 金属ナノロッドの製造方法と用途 |
| WO2005119772A2 (en) | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Douglas Joel S | Coatings comprising carbon nanotubes |
| WO2006116683A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Nanostructure enhanced luminescence |
| EP1754731A1 (en) * | 2005-08-16 | 2007-02-21 | Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Method of modifying materials surfaces |
| JP5680301B2 (ja) * | 2006-10-11 | 2015-03-04 | ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド | ペンダントパイ相互作用性／結合性置換基を含有する電気活性ポリマー、そのカーボンナノチューブ複合体、およびその形成方法 |
| US8413704B2 (en) * | 2007-05-30 | 2013-04-09 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | Nanotube network and method of fabricating the same |
| US20110263037A1 (en) | 2008-05-14 | 2011-10-27 | Erik Herz | Polymeric materials incorporating core-shell silica nanoparticles |
| EP2565248B1 (en) | 2010-04-28 | 2017-11-08 | Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology | Water-soluble fluorescent fullerene derivative, and preparation method thereof |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040171175A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-02 | Swanson Basil I. | Process for conjugating biomolecules to hydrophobic membrane-incorporated molecules |
| US7682523B2 (en) * | 2003-09-05 | 2010-03-23 | William Marsh Rice University | Fluorescent security ink using carbon nanotubes |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LINGJIE MENG ET AL.: "Advanced technology for functionalization of carbon nanotubes", 《PROGRESS IN NATURAL SCIENCE》 * |
| MAXIM N. TCHOUL ET AL.: "Composites of Single-Walled Carbon Nanotubes and Polystyrene: Preparation and Electrical Conductivity", 《CHEM. MATER.》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104568864A (zh) * | 2013-10-10 | 2015-04-29 | 希森美康株式会社 | 被检物质检测方法及装置、荧光检测方法及装置 |
| CN109239756A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-18 | 清华大学 | 一种电离辐射检测方法和传感器 |
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