学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型二阶非线性光学聚合物膜材料的设计、制备与性能研究

作 者: 王耀
导 师: 崔占臣;杨柏
学 校: 吉林大学
专 业: 高分子化学与物理
关键词: 非线性光学响应 波导器件 制备与性能 高稳定性 聚合物材料 发色团 信息通讯技术 紫外光 无机 膜材料
分类号: O631.2
类 型: 博士论文
年 份: 2005年
下 载: 430次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


任何技术的创新都由相应领域材料学的快速发展来推动,光电信息通讯技术的发展正在广泛而深刻地影响着人们的生活和社会的进步。作为光电调制波导器件的基础,二阶非线性光学材料的研究正成为科学家们关注的热点。无论从材料的结构、性能,还是材料自身的成本和可加工性,有机聚合物二阶非线性光学材料都显示出了比无机晶体材料更加优越的应用前景。对有机聚合物二阶非线性光学材料的研究主要集中在各种新型发色团偶极分子的合成及宏观非对称有机聚合物膜的设计与开发等方面,而膜中发色团分子取向排列的稳定性是最受关注的问题之一。研制兼具大的非线性光学响应高稳定性的二阶非线性光学有机聚合物膜材料是决定有机材料能否真正实用化的关键性课题。本论文正是基于这一思路,从新型有机聚合物非对称膜的结构设计出发,运用分子和超分子技术,分别在极化聚合物材料、Langmuir-Blodgett(LB)膜,组装膜等材料领域进行了有益的探索,设计并制备了三种可交联型高稳定性极化聚合物材料,一种可紫外光辐射聚合且具有特殊的非经典型LB 膜结构的二阶非线性光学Langmuir-Blodgett 膜材料,一种具有较高非线性光学响应且经紫外光曝光交联后显示很高热稳定性的有机聚合物组装膜材料。本论文根据电场对偶极分子的不均匀作用原理提出了在电场诱导下Layer-by-Layer 定向组装制备单层和多层二阶非线性光学聚合物膜材料的思想,并通过实验成功验证了该方法的可行性。此外,我们还对所得到的极化聚合物旋涂膜、LB 膜和组装膜进行了微观结构变化与宏观性质表现之间联系的研究;对得到的有机-无机杂化聚合物材料开展了初步调制波导器件方面的尝试。

全文目录


第一章 绪论  9-51
  1.1 二阶非线性光学简介  11-17
    1.1.1 基本原理  11-12
    1.1.2 基本效应及主要测试方法  12-15
    1.1.3 应用简介  15-17
  1.2 二阶非线性光学材料  17-49
    1.2.1 发展概述  17-20
    1.2.2 有机聚合物非线性光学材料  20-49
      1.2.2.1 二阶非线性光学发色团  20-28
      1.2.2.2 极化聚合物材料  28-37
        1.2.2.2.1 主/客体掺杂型  29-30
        1.2.2.2.2 共价键联型  30-37
      1.2.2.3 二阶非线性光学 LB 膜材料  37-40
        1.2.2.3.1 原理简介  37-39
        1.2.2.3.2 LB 膜在二阶非线性光学材料中的应用  39
        1.2.2.3.3 二阶非线性光学LB 膜的研究状况  39
        1.2.2.3.4 二阶非线性光学 LB 膜的器件化应用  39-40
      1.2.2.4 二阶非线性光学 Layer-by-Layer 组装膜材料  40-49
        1.2.2.4.1 LBL 技术制备多层组装膜简介  40-45
        1.2.2.4.2 LBL 技术在二阶非线性光学材料中的应用及发展现状  45-49
  1.3 本课题研究思路和意义  49-51
第二章 高热稳定性可交联型极化聚合物的合成与表征  51-81
  2.1 可交联的PMMA 型和PS 型高热稳定性二阶非线性光学材料的合成与表征  51-61
    2.1.1 实验部分  52-55
      2.1.1.1 药品与仪器  52-53
      2.1.1.2 实验过程  53-55
        2.1.1.2.1 (1-(4-硝基苯基)-2-(4-{[2-(甲基丙烯酸酯基)乙基]乙氨基}-苯基二氮烯(DR1M)的合成  53
        2.1.1.2.2 PMMA 型共聚物(P1)的合成  53
        2.1.1.2.3 PS 型共聚物(P2)的合成  53-54
        2.1.1.2.4 光学聚合物薄膜的制备  54
        2.1.1.2.5 聚合物薄膜的电晕极化与二阶非线性光学性质的测定  54-55
    2.1.2 结果与讨论  55-61
      2.1.2.1 单体DR1M 的结构表征  55-56
      2.1.2.2 聚合物P1、P2 的结构表征  56-58
      2.1.2.3 聚合物P1、P2 热性能分析  58-59
      2.1.2.4 聚合物P1、P2 紫外可见光谱分析  59-60
      2.1.2.5 聚合物P1、P2 的二阶非线性光学性质  60-61
  2.2 含氟型可交联二阶非线性光学聚合物的合成与表征  61-70
    2.2.1 实验部分  62-63
      2.2.1.1 药品与仪器  62
      2.2.1.2 实验过程  62-63
        2.2.1.2.1 DR1M 的合成  62
        2.2.1.2.2 三元共聚物P3 和四元共聚物P4 的合成  62-63
        2.2.1.2.3 光学聚合物薄膜的制备  63
    2.2.2 结果与讨论  63-70
      2.2.2.1 聚合物 P3、P4 的结构表征  63-66
      2.2.2.2 聚合物 P3、P4 热性能分析  66-67
      2.2.2.3 聚合物 P3、P4 光学特性分析  67-70
  2.3 Sol-Gel 法制备高热稳定性NLO 有机-无机杂化材料  70-76
    2.3.1 实验部分  70-72
      2.3.1.1 药品与仪器  70-71
      2.3.1.2 实验过程  71-72
        2.3.1.2.1 硅烷化修饰后的发色团SG-DANS 的合成  71
        2.3.1.2.2 Sol-Gel 法制备杂化前体  71-72
        2.3.1.2.3 高质量光学杂化薄膜的制备  72
    2.3.2 结果与讨论  72-76
      2.3.2.1 SG-DANS 的结构表征  72-74
      2.3.2.2 薄膜光学性质的测试  74-76
  2.4 极化聚合物脊波导的制备简介  76-80
    2.4.1 聚合物单模光波导的制作过程  76-77
    2.4.2 波导材料选择与性质  77-78
    2.4.3 波导的测试  78-80
  2.5 本章小结  80-81
第三章 基于氢键作用制备非中心对称的非经典 LB 单层和多层膜及对其非线性光学性质的研究  81-101
  3.1 含偶极分子单元的可双炔聚合型长链分子 NAEDTDU 的合成与表征  82-88
    3.1.1 实验部分  82-85
      3.1.1.1 药品与仪器  82
      3.1.1.2 实验过程  82-85
    3.1.2 结果与讨论  85-88
      3.1.2.1 合成分子 NAEDTDU 的结构表征  85-88
  3.2 可紫外光交联的 NAEDTDU 单层和多层 LB 膜的制备及结构分析  88-95
    3.2.1 实验部分  88-89
      3.2.1.1 水气界面Langmuir 膜表面压对分子面积(π-A)曲线的测试  88
      3.2.1.2 对LB 膜基片表面的修饰及单层和多层LB 膜的制备  88-89
      3.2.1.3 对 LB 膜的紫外曝光聚合  89
    3.2.2 结果与讨论  89-95
      3.2.2.1 分子Langmuir 膜的表面压对分子面积(π-A)曲线  89-90
      3.2.2.2 对经 OTS 修饰后基片疏水表面的表征  90-91
      3.2.2.3 对获得的LB 膜进行结构及光谱表征  91-95
        3.2.2.3.1 原子力显微镜(AFM)对膜表面形貌的表征  91-93
        3.2.2.3.2 对 LB 膜表面接触角的测试  93-94
        3.2.2.3.3 对 LB 单层及多层膜紫外光谱的表征  94-95
  3.3 NAEDTDU 分子 LB 膜层二阶非线性光学性质的研究  95-100
    3.3.1 对膜层的二阶非线性光学性质的测试方法  95-96
    3.3.2 对LB 单层及多层膜二阶非线性光学性质的表征  96-100
  3.4 本章小结  100-101
第四章 电场诱导下 Layer-by-Layer 构筑高热稳定性二阶非线性光学组装薄膜  101-125
  4.1 双阴离子偶极发色团分子 BCPE 的设计与合成  102-113
    4.1.1 实验部分  102-105
      4.1.1.1 药品与仪器  102
      4.1.1.2 实验过程  102-105
    4.1.2 结果与讨论  105-113
      4.1.2.1 对氨基苯甲醛(M1)的结构表征  105-106
      4.1.2.2 3-(4-胺基-苯基)-2-氰基-丙烯酸(M2)的表征  106-108
      4.1.2.3 2-氰基-3-(4-{4-[(2-羟基-乙基)-甲氨基]-偶氮苯基}-苯基)-丙烯酸(CHPAA)的表征  108-111
      4.1.2.4 丁基-2-乙烯二酸-单-[2-({4-[4-(2-羧基-2-氰基-乙烯基)-偶氮苯基]苯基}-甲基-氨基)-乙基]酯(BCPE)的表征  111-113
  4.2 电场诱导下 Layer-by-Layer 组装膜的制备及结构表征  113-120
    4.2.1 实验部分  113-115
      4.2.1.1 组装基底的制备  113-114
      4.2.1.2 电场诱导下 DAR/BCPE 多层膜的组装制备  114-115
      4.2.1.3 对DAR/BCPE 多层膜的紫外光曝光  115
    4.2.2 结果与讨论  115-120
      4.2.2.1 对阴离子修饰后基底的表征  115-116
      4.2.2.2 组装膜层结构的UV-vis 光谱和GIR 红外光谱表征  116-120
  4.3 对组装膜二阶非线性光学性质及稳定性的研究  120-124
    4.3.1 实验部分  121
    4.3.2 结果与讨论  121-124
      4.3.2.1 SHG 相对值的测试  121
      4.3.2.2 二阶非线性光学热稳定性的测试及膜层表面形貌的变化  121-123
      4.3.2.3 膜层环境稳定性的测试  123-124
  4.4 本章小结  124-125
参考文献  125-139
作者简历  139-140
发表论文  140-143
致谢  143-145
中文摘要  145-148
英文摘要  148-152
附:吉林大学博士学位论文原创性声明  152

相似论文

  1. 壳聚糖基复合纳米涂膜材料及对鸡蛋涂膜保鲜包装效果的研究,TS253.2
  2. 多功能集成的层层组装膜材料,TB383.2
  3. 高产小麦—玉米轮作体系氮素的调控与管理,S512.1
  4. 木纤维/无机纳米复合材料制备及板材性能研究,TB383.1
  5. 手性介孔材料的研究及其在色谱手性分离中的应用,O657.7
  6. 基于Keggin和Anderson型多酸新型配合物的合成及晶体结构的研究,O621.3
  7. 多维稀土硫酸盐型无机—有机杂化材料的合成与结构表征,O621.3
  8. 谢氏宽漠王无机元素和氨基酸组分的测定与分析,R284
  9. 日粮中添加不同形式硒源对肉仔鸡作用效果的研究,S831.5
  10. 新型含硼无机晶体材料的制备及表征,O613.81
  11. 顺序注射—在线分离富集—氢化物发生原子荧光法测定砷及其形态分析研究,O613.63
  12. 超临界流体对聚合物微球的影响及无机中空微球的制备,O631.3
  13. 聚苯胺复合物的制备及其在环氧树脂防腐涂料中的应用,TQ637
  14. POSS有机无机纳米杂化材料的压痕模拟,TB383.1
  15. 水产品中镉污染的安全评价及其不同形态的影响研究,TS254.7
  16. 聚偏氟乙烯—四氧化三铁超滤膜的研究,O484.1
  17. 洱海、西湖轮藻群落现状及与环境因子的关系,Q938.8
  18. 施加营养对海水中柴油生物降解的影响,X55
  19. 溶胶—凝胶氧传感薄膜的制备与表征,TB43
  20. 锂离子电池成膜添加剂的选择和优化,TM912

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学(高聚物) > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的物理性质
© 2012 www.xueweilunwen.com