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《福州大学》 2005年
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无机基纳米碳管复合固态光限幅材料制备及性能研究

郑婵  
【摘要】:纳米碳管具有良好的光限幅性能,是一种潜在的激光防护材料。然而, 纳米碳管必须分散在某种介质中才能工作,而目前所采用的介质多为水或有 机溶剂,给器件化带来很大困难。无机玻璃基质具有优良的理化性能及高透 明性,较高的激光损伤阈值,若能通过纳米碳管在其中的掺杂实现二者功能 的互补和优化,则可以提供优质的复合光限幅材料和器件,满足实用化的需 要。 本文综述了纳米碳管的结构、性能、光限幅效应的产生机理,其在激光 防护领域的应用前景及实用化过程中可能遇到的困难。采用溶胶-凝胶湿化 学技术,首次成功地将纳米碳管引入具有良好理化性能和光学透明性的无机 基质中,制备了均匀掺杂的无机基纳米碳管复合固态光限幅材料。在此基础 上,探索无机基纳米碳管复合固态光限幅材料的制备技术,对复合体系的谱 学性能、显微结构及孔结构进行了系统表征并寻求最佳配方和工艺条件。对 无机基纳米碳管复合固态光限幅材料在不同加热条件、不同激光轰击条件下 的化学组成、显微结构及孔结构的演变过程进行了跟踪研究。采用透射率测 定法和 z 扫描技术对复合体系光限幅性能进行了测试,考察和分析了纳米碳 管在固态基质中的光限幅行为及其与液态基质的差异。取得了一系列有益的 结论和创新性成果,为制备性能优异的新型复合光限幅材料提供了理论依据 和物质基础。 实验结果表明, 在适当的工艺条件下,纳米碳管在溶胶-凝胶过程中可以 得到良好分散,且溶剂-凝胶的复合化过程对纳米碳管本身结构不会产生影 响,表明溶胶-凝胶法是低温制备新型纳米碳管复合材料的有效途经。掺杂 纳米碳管在复合体系中具有良好的热稳定性,但在高能量激光轰击之下的稳 定性欠佳。纳米碳管在 DMF 分散液和复合干凝胶中均具有良好的光限幅性 能,且防护波段可覆盖可见光区(532nm)和红外区(1064nm)。当纳米碳 管被引入固态基质后,其光限幅性能相对液态基质表现出一定程度的增强。 该研究成果将为纳米碳管的材料化和开发新型激光防护材料提供新方向与 思路。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383

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