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《陕西师范大学》 2011年
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有机红外热探测材料

牛小玲  
【摘要】:红外热释电探测器是利用材料的热释电效应探测红外辐射的器件,具有室温工作、广谱响应、不需偏压、功耗小、便携性好等优点。在热释电材料中,聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物是目前压电、热释电性能最好的有机材料。但在PVDF的四个结晶相中,具有最大自发极化的β相不能自然形成,限制了其应用范围。如何得到β相的PVDF成为人们研究的热点之一。另外,热释电探测器属于电学读出系统,存在需要复杂的电信号转换技术的支撑及灵敏度低的不足。因此,对于非电读出热探测器的研制显得极为迫切和必要。本论文以有机红外热探测材料为中心,着重对聚合物热释电材料—PVDF和非电读出机制的红外探测材料—液晶材料的热光性能进行了研究。 采用溶液旋涂法制备了PVDF薄膜,通过改变热处理条件、溶剂的种类、极化电场,研究以上因素对PVDF结晶行为的影响。结果发现:缓慢冷却后的PVDF晶型以α相为主;冰水淬冷处理对PVDF薄膜β相的形成有利。60℃得到一定含量的β相PVDF,150℃处理主要得到了α相PVDF,而120℃热处理得到的主要为β相PVDF。以N,,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂制备的PVDF尊膜,比以二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂所得PVDF薄膜的β相含量高。通过对极化前后PVDF薄膜的X-衍射(XRD)图谱分析,发现极化处理有利于PVDF的β相含量的提高。通过对不同热处理温度和极化后的PVDF薄膜的介电常数进行测试,发现极化后的PVDF薄膜的介电常数最高,其次是120℃热处理所得PVDF薄膜,介电常数较小是60℃和150℃热处理所得PVDF薄膜,说明经极化处理的PVDF薄膜和120℃处理36h,冰水淬冷的PVDF薄膜的极性较强,β相含量较高,进一步证实了IR和XRD的分析结果。 PVDF的改性研究,一是采用高能紫外光辐照对PVDF进行改性。二是采用PMMA与PVDF共混改性的研究。结果发现:辐射照度的大小是影响PVDF晶型的主要因素,辐射时间对晶型改变的影响不明显。发现20 mw/cm2的照度处理几乎对样晶未产生任何影响。经照度为40、60 mw/cm2辐射后的PVDF,β相含量明显增加,而当照度达到80 mw/cm2后,所得PVDF以α相为主。即紫外辐射处理时照度为40、60 mw/cm2的辐射照度对PVDF的β相含量提高有利。PVDF与PMMA的共混可以提高PVDF中p相的含量,当PVDF/PMMA=70/30时,共混物中PVDF的β相含量较高,结晶度较大。以上改性方法的优点为设备简单,原料廉价,制备方便。为提高PVDF的铁电性能提供了新的研究方法。 对在铁电液晶制备方面起重要作用的手性化合物S811的热力学、电学性能进行了研究。结果发现:S811的热释电潜中,在其相变温度附近出现了较强的热释电电流峰。同样,在S811的介电温谱中,在相变点附近出现了介电常数的突跃。这符合电介质发生相变或其他结构的微观上的变化时,介电常数将会出现异常的理论。S811的介电损牦值较小。另外,S811冷却过程中,在其相变前后,出现了双电滞回线,证明它是类似于反铁电体的材料。与无机热释电材料相比,虽然S811热释电系数P不是很大,但是其介电常数(ε)及介电损耗(tan6)均较小,导致其优值因子Fv、Fd值比较大,具有热释电探测应用的潜力。 为了研制光学读出的红外探测器,研究了液晶小分子的折射率-温度变化关系。另外,为了改善液晶的成膜性能,采用热引发法,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和液晶材料(5CB)为主要原料,制备了聚合物与液晶不同比例的聚合物分散液晶(PDLC)和聚合物网络液晶(PNLC)薄膜,并对它们的结构、热光、电光效应进行了研究。结果表明:5CB、HHV液晶的折射率是温度的灵敏函数。通过DSC、POM分析发现液晶含量为30%的PDLC薄膜的分散性较好。利用椭偏仪建模分析得出30%的PDLC薄膜的热光系数较大,PDLC薄膜的电光性能测试结果发现该薄膜还具有较强的电光效应。PNLC薄膜的热光性能不及液晶小分子。当MMA含量为7%时所制备的PNLC薄膜的电光性能较佳。 以液晶的旋光效应为理论基础,设计了一种非电读出的红外热成像光学系统。该系统与电学读出红外探测系统相比,具有设备小、成像方式简单、精度高等优点。针对该系统的研制,着重研究了胆甾液晶和扭曲向列相液晶的旋光度—温度变化的关系,并设计了一种旋光度—温度关系测量的光学系统。结果发现:这两种液晶的旋光度随温度呈线性变化,旋光度—温度变化率为2 Lux/℃左右。通过CCD形象化地证明了液晶旋光度随温度的灵敏变化的关系。另外,通过微囊化技术对液晶进行微囊化处理,改善其成膜性。在微囊处理中温度、pH值等因素对液晶的微囊化影响很大。以上有关液晶热光效应的研究,为其在非电读出红外探测器方面的应用提供了实验基础。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB34

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周洋,万建国,陶宝祺;PVDF压电薄膜的结构、机理与应用[J];材料导报;1996年05期
2 武利顺,孙俊芬,朱思君,王庆瑞;聚醚砜和溶剂对聚偏氟乙烯膜结晶性能的影响[J];功能高分子学报;2005年01期
3 白洪斌;红外探测器在武器系统中的应用[J];航空兵器;2001年03期
4 尹真;用CCD测试系统验证马吕斯定律实验[J];大学物理;2005年10期
5 侯识华,宋世庚,陶明德;热释电材料及其应用[J];电子元件与材料;2000年06期
6 陈晔,杨德才;淬火温度对聚偏氟乙烯形态结构的影响[J];高分子学报;1995年05期
7 俞书宏,张康林,钱逸泰;热变色胆甾相液晶的制备及微囊化技术的研究[J];高分子材料科学与工程;1999年05期
8 张庆新,莫志深;尼龙11结构与性能的研究进展[J];高分子通报;2001年06期
9 张联盟,游达;0-3PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能[J];复合材料学报;2004年03期
10 林武文;徐锦;徐世录;;红外探测技术的发展[J];激光与红外;2006年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 董凤良;基于MEMS的光学读出热成像技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李蕊;PA11/PVDF合金材料的制备和电性能的研究[D];武汉理工大学;2007年
2 任萍;具有压电性和热释电性的PVDF纤维的研究[D];天津工业大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐坤;邹继伟;姜涛;余大斌;;目标与背景的红外偏振特性研究[J];红外与激光工程;2007年05期
2 汪济奎,王庚超,方斌,张炳玉,张志平;热处理对PVDF复合体系形态及性能的影响[J];工程塑料应用;1997年02期
3 王庭慰,陈逸范,郭勇;高频低损耗PS/TiO_2复合材料介电性能研究[J];工程塑料应用;1997年03期
4 杨宝林,阎逢元,李波;聚苯硫醚的摩擦学性能[J];工程塑料应用;2004年11期
5 毕红,阮德礼,章于川,黄乔坤;新型茶单宁聚氨酯材料的研究(Ⅰ)[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
6 杭德余,裘灵光,叶昆元,章于川,黄梅;我国显示用液晶材料的研究进展[J];安徽化工;2001年04期
7 马祥梅,章于川,杭德余;我国手性液晶的研究进展与应用[J];安徽化工;2002年06期
8 刘爱民;凝胶渗透色谱法测定聚丙烯腈共聚物的平均分子量及分布的研究[J];安徽化工;2003年01期
9 王卫民;尖晶石系NTC热敏电阻材料导电机理的研究进展[J];安阳师范学院学报;2005年02期
10 李海华,王遵立;信息高速处理与光电子技术[J];半导体光电;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 葛一兰;李青山;崔占全;;智能纤维的现状与发展[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
2 程栋材;黄志雄;;高聚物材料阻尼机理及IPN阻尼材料的发展进展[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
3 谢校臻;王继辉;冀运东;;脱硫烟道用乙烯基酯树脂复合材料力学性能测试[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 杨娟;堵永国;张为军;周文渊;;LTCC基板材料研究进展[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
5 杜春慧;操建华;左丹英;朱宝库;徐又一;;聚偏氟乙烯的多晶型及结晶行为的研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
6 徐任信;陈文;徐庆;周静;胡立新;;拉伸速率对PVDF薄膜介电压电性能的影响[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
7 程贤甦;林俊鸿;马海峰;;片式聚吡咯铝电解电容器的研究进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
8 朱杰;骆亚娟;孙大志;朱玉丹;金雪琴;;梯度钛酸锶钡(Ba_xSr_(1-x)TiO_3)材料性能的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
9 盖志刚;王矜奉;苏文斌;亓鹏;杜鹃;明保全;郑立梅;;(1-y)[(Na_(0.96-x)K_xLi_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3-yBa(Zr_(0.055)Ti_(0.945))O_3无铅压电陶瓷的压电介电特性[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
10 曹建军;;纳米TiO_2/ABS复合材料抗光老化性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
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1 邢应生;螺杆冷却时单螺杆挤出过程熔融机理及相变行为的可视化研究[D];北京化工大学;2004年
2 王岸娜;壳聚糖澄清猕猴桃果汁及其澄清机理的探讨[D];江南大学;2004年
3 甘文君;热塑性改性环氧体系相分离的粘弹性行为[D];复旦大学;2004年
4 周兵;CaCO_3/PEEK复合材料的制备与性能研究[D];吉林大学;2004年
5 王培珍;光伏阵列故障状态的识别研究[D];合肥工业大学;2005年
6 才勇;液晶材料的混合配比和胆甾相液晶显示的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
7 王庆兵;聚合物稳定的胆甾相液晶显示的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
8 朱新羽;反射式半波补偿非扭曲向列液晶显示模式[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
9 卢祥军;改性铅基复合钙钛矿型弛豫铁电陶瓷的结构与微波介电性能[D];浙江大学;2001年
10 贾功贤;基于VI的IRFPA ROIC参数测试及热释电FPA凝视成像技术研究[D];重庆大学;2001年
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1 何小兵;生物合成聚γ-谷氨酸(钠盐型)的溶液性质研究[D];南京工业大学;2003年
2 袁智;检查手套润滑涂层的制备与机理研究[D];南京工业大学;2003年
3 李蕊;PA11/PVDF合金材料的制备和电性能的研究[D];武汉理工大学;2007年
4 董文浩;自行车运动员动态参数无线测试系统的研究[D];吉林大学;2005年
5 姜波;多自由度智能假手控制系统的研究[D];大连理工大学;2005年
6 房宝盛;基于虚拟仪器的工厂安全监测系统[D];大连理工大学;2005年
7 杨晓波;用于污水处理的中空纤维膜研制与应用[D];东华大学;2005年
8 王涛;PA11/PVC共混聚合物的制备与研究[D];武汉理工大学;2005年
9 袁小武;PLCT(x)纳米微粉和铁电薄膜的Sol-Gel法制备及其结构和性能研究[D];四川大学;2002年
10 王三德;纳米银溶胶中热弹光声信号的特性及液体中光穿透效应时声波的影响[D];陕西师范大学;2000年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈祥宝;导电聚合物复合材料的发展[J];工程塑料应用;1993年04期
2 党长久,杨玉瑞,李明轩;面切变压电复合材料及其换能器[J];应用声学;1998年01期
3 张军,陈民杰,万吴军,殷会玉;尼龙/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐共混体系的研究[J];中国塑料;2003年02期
4 严伏明;;PVDF的晶体结构与压电性[J];兵工学报;1991年01期
5 钱祥忠;胆甾型液晶传感器及其在环境监测中的应用[J];传感器技术;1995年02期
6 孙志君;非致冷红外焦平面阵列技术[J];传感器世界;2000年02期
7 周洋,万建国,陶宝祺;PVDF压电薄膜的结构、机理与应用[J];材料导报;1996年05期
8 王树彬,韩杰才,杜善义;PZT/PVDF压电复合材料的制备及性能[J];材料研究学报;2000年S1期
9 阮亮,丁慎训,杨秀珍;胆甾相液晶可见光布拉格反射实验[J];大学物理;1998年08期
10 侯识华,宋世庚,陶明德;热释电材料及其应用[J];电子元件与材料;2000年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Q&A[J];中国安防产品信息;2006年03期
2 刘心田;石保安;杨德嘉;;1×8元线阵高T_c 超导红外探测器研制[J];上海有色金属;1993年04期
3 宋义超;徐晨;李博;沈光地;;特气红外探测器的温度分析[J];功能材料与器件学报;2008年02期
4 龚松茂;;联网报警中心软肋浅析[J];中国公共安全(综合版);2009年05期
5 黄淑均;;微型焊接技术在红外探测器中的应用[J];激光与红外;1979年02期
6 蔡志刚,廖光煊,沈连婠;基于二总线的红外火灾探测设计[J];机械与电子;2005年08期
7 刘兆瑜;;安全防护监控报警系统研究与设计[J];安防科技;2008年01期
8 彭晶;孟超;;傅里叶光谱仪扫描速度对测试的影响[J];光谱实验室;2009年06期
9 蒋卉;;狗狗VS虫虫——小鼻子的大用处[J];宠物世界(狗迷);2010年06期
10 张勇,王子成;双色红外探测器在红外水分仪中的应用[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2000年04期
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1 葛炜;颜景龙;;基于嵌入式计算机的红外信号模拟技术[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
2 李兰;刘铮;邹德恕;沈光地;;新型室温工作微机械红外探测器[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
3 陆胜天;李萍;刘诗嘉;朱龙源;龚海梅;;碲镉汞红外探测器的分步式阳极氧化新方法研究[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
4 李艳龙;李铁;;CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 金亿鑫;蒋红;宋航;缪国庆;周天明;;GaInAsSb非制冷红外探测器材料的研究与开发[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
6 吴峻苗;邹德恕;徐晨;沈光地;;基于MEMS技术的气动式红外探测器的计算机模拟[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
7 张柏林;陶波;;红外探测器伺服系统的设计[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年
8 黄杨程;梁晋穗;张永刚;刘大福;庄春泉;李萍;龚海梅;;InGaAs红外探测器低频噪声研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
9 黄宗坦;李家鹏;赵玉琼;黄伟;陈军;陈晓屏;;半导体制冷器在红外探测器中的应用及发展趋势[A];第九届全国低温工程大会论文集[C];2009年
10 张勇;王子成;;双色红外探测器在红外水分仪中的应用[A];第六届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2000年
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1 广州飒特电力红外技术有限公司监控事业部总经理 李跃年;红外热成像对抗“月黑风高”[N];中国贸易报;2011年
2 王小龙;新型量子点红外探测器灵敏度提高两倍[N];科技日报;2010年
3 记者 胡光耀;加用红外探测器识别抗药病菌[N];新华每日电讯;2001年
4 ;红外热成像应用技术专栏(续)[N];中国企业报;2001年
5 ;ZD3110C可信红外热成像摄像机 在极端条件下进行全天候监控[N];人民公安报;2010年
6 陈彩霞 陈洁霞 郑茜;适时调整 妥善应对[N];中国国门时报;2009年
7 本报记者 苏蓉;高德红外隐秘身世调查[N];21世纪经济报道;2010年
8 本报实习记者 胡珉琦;山东省科学院自动化研究所 首台井下救援机器人诞生[N];北京科技报;2009年
9 黄江鑫 廖佩瑶;执著的坚守[N];中国国门时报;2010年
10 本报记者 奚冬琪;“生活在牛街真是太‘牛’了!”[N];人民政协报;2010年
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1 杨鹤猛;远红外实时成像样机系统关键技术研究[D];天津大学;2012年
2 牛小玲;有机红外热探测材料[D];陕西师范大学;2011年
3 吴传贵;BST热释电薄膜材料及在红外探测器中的应用基础研究[D];电子科技大学;2009年
4 王俊;碲镉汞红外探测器光电响应特性的机理研究[D];中国科学技术大学;2012年
5 刘子骥;非制冷红外焦平面探测器测试及验证成像技术研究[D];电子科技大学;2013年
6 徐峥谊;微机械热电堆红外探测器[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
7 缪国庆;非致冷红外探测材料InGaAs的生长和性质研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
8 张榕;氢化纳米硅薄膜光电导性质研究[D];上海交通大学;2008年
9 杜玙璠;红外微波兼容材料的制备及性能研究[D];北京交通大学;2010年
10 熊宗龙;人体热痕迹探测的理论与实验研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王国栋;红外显微镜热成像系统结构设计及分析[D];昆明理工大学;2011年
2 林继刚;红外探测器技术指标的建模与仿真[D];长春理工大学;2011年
3 安长亮;某型红外指挥观测仪改进设计[D];西安工业大学;2012年
4 孙涛;基于红外热成像的生命探测系统[D];燕山大学;2011年
5 简祺霞;双波段红外探测器波长可调结构的研究[D];电子科技大学;2012年
6 殷雪松;红外探测器低频噪声测量及应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 邢锐;14~16.25μm红外探测器时间常数测量方法的研究[D];长春理工大学;2011年
8 杨佳星;LiFePO_4陶瓷及薄膜的制备和光学性能研究[D];西安工业大学;2013年
9 雷程;基于钽酸锂晶体的红外探测器工艺技术研究[D];中北大学;2013年
10 杨绪军;晶体集成式红外探测器的设计及制备工艺研究[D];中北大学;2012年
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