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器件用电光材料的合成及性能研究

赵文轲  
【摘要】: 对于制备高性能的电光器件来说,极化聚合物材料与传统的无机材料相比有很大的优势。极化聚合物电光材料的研究在过去的20多年中取得了很大的进展。当前极化聚合物电光材料主要研究方向是材料的实用化,但是制备出真正能得到广泛的实际应用的极化聚合物电光材料仍然面临着很多方面的问题,在当前的光电子技术条件下,如何实现材料综合性能的优化是极化聚合物电光材料设计合成及实用化中面临的一个重大挑战。 具有很好的综合性能的器件用极化聚合物电光材料除了要有大的电光系数,还要具有比较高的稳定性,另外还要考虑材料的光学损耗对器件的设计和加工的影响。尽管这方面的研究已经有了很大的进步,高性能的电光调制器件也有报道,但是材料还远远没有达到真正实用化的要求。制备具有实用价值的极化聚合物电光材料需要从材料的选择开始每一步都要进行优化,如:提高生色团分子的μβ值和热稳定性,设计特定的结构减小分子之间的相互作用力,选择和设计合适的聚合物体系进行优化,提高材料的电光系数和稳定性,等等。 以制备器件用极化聚合物电光材料为目标,我们选择双酚A类聚合物,设计了含有不同给受体的生色团分子,主要的研究结果如下: 1.以环氧树脂和苯胺为原料制备了极化聚合物体系BPAN,聚合物中含有很多羟基,可以与交联剂进一步反应形成交联体系;探讨了BPAN的制备条件和产物成膜性的关系,初步确定了制备高品质薄膜的条件。 2.以BPAN聚合物为高分子骨架,采用挂接的方法将生色团分子引入到聚合物中,制备了双酚A类侧链型聚合物BPAN-C1。采用后官能化的方法,将生色团分子引入到聚合物中,制备了BPAN-2N。两种聚合物中生色团的含量分别为7%和40%。在侧链型聚合物BPAN-C1的基础上,引入交联剂,制备了极化聚合物P1,由于含有生色团的交联剂的引入,在不破坏成膜性的条件下提高了生色团的含量和聚合物的稳定性,采用衰减全反射法测得其电光系数为6.7pm/V。聚合物BPAN-2N极化后采用简单反射法测得其电光系数为10.1pm/V。 3.合成了两种新型生色团分子,一种是芳基取代的苯胺作给体,TCF为受体的偶氮噻吩类生色团,其中芳基取代苯胺给体可以很大地提高生色团分子的稳定性,分子的紫外-可见最大吸收峰在715nm。另外一种是叔丁基二甲基硅烷保护的烷基取代的苯胺作给体,TCP为受体的偶氮噻吩类生色团,TCP受体是一种比TCF吸电子能力更强的受体,分子的紫外-可见最大吸收峰在804nm。


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