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《华南理工大学》 2017年
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基于静电纺丝法各向异性光功能纳米复合材料的制备和性能研究

胡忠亮  
【摘要】:静电纺丝技术是一种通过强静电力对前驱液拉伸得到一维微纳纤维的工艺。相比于其他方法,静电纺丝技术是制备超长微纳纤维最为简单有效的方法之一。其制备过程易于调控,产率高,设备简单,成本低廉,易于实现工业化生产。微纳材料具有众多优异的性能,如大比表面积、量子效应、优异光电特性等。然而将纳米单元构筑成为大块组装功能性宏观材料并保持或增强纳米单元特有性能仍是纳米材料迈向实际应用的一大屏障。本文中,我们结合各向异性的静电纺丝技术,使纤维组装,制备了规则排列的取向纤维薄膜,通过浸泡-干燥工艺得到透明光学薄膜,将各向异性纳米粒子掺入到纤维中也能使纳米粒子取向。本文主要分为以下几个方面:绪论部分主要介绍了静电纺丝技术的发展及其基本原理。概述了纺丝参数、收集方式对微纳纤维形貌的影响。同时简单总结了静电纺丝技术制备一维微纳纤维在生物医药、环境工程、光电子等方面的应用,并介绍了本论文的研究背景和意义。第二章主要探究了取向PVA纤维的制备。探讨了PVA溶液浓度与可纺性之间的关系,并且对纺丝参数对纤维取向度的影响做了系统分析。结果表明溶液浓度对纤维的形貌和直径有较大影响;随着收集转速的增大,纤维取向度增大,而形貌和直径受转速影响较小。采用偏振拉曼光谱分析,结果表明纤维内部PVA分子链沿纤维轴向取向。第三章介绍了透明复合纤维薄膜的制备工艺及其各向异性光学特性。研究了薄膜对可见到近红外光的偏振特性,比较了不同复合膜的偏振光学性能。第四章主要介绍了取向金纳米棒掺杂复合PVA/GNRs膜的制备。简单介绍了种晶法制备金纳米棒的生长机理,以及金纳米棒的合成、表征。将金纳米棒掺入到纺丝前驱液中,基于各向异性纺丝工艺,实验得到了取向金纳米棒掺杂PVA纤维膜。第五章着重测试了取向金纳米棒复合膜非线性光学特性。系统探究了800nm飞秒激光作用下不同复合膜的可饱和吸收特性。讨论了金纳米棒长轴方向同激光偏振方向夹角与材料非线性偏振依赖关系。结果表明取向膜具有很强的偏振光敏感特性。使用泵浦探测技术研究了金纳米棒掺杂复合膜的超快激光响应特性。将取向金纳米棒复合薄膜用作可饱和吸收体置于光纤激光器中,简单的改变泵浦光与金纳米棒的偏振夹角,实现了1.06μm掺镱光纤激光器调Q脉冲激光输出到锁模脉冲激光输出的转变。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ340.64;TB33

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