双固化型全息用光致聚合物材料的研制&水溶性双光子聚合光敏染料的研究

【摘要】： 本论文的研究工作包括两部分,第一部分是双固化型全息用光致聚合物材料的研制,设计了一种双固化型光致聚合物材料,研究了配方中各组分的成分、含量以及制备工艺对于样片全息性能的影响;第二部分是水溶性双光子聚合光敏染料的研究,合成了一种水溶性双光子染料,研究了它的光物理、光化学性质及其在水溶性双光子聚合体系中的应用。取得的研究成果如下: 1.设计了一种以胺固化环氧树脂为成膜材料、自由基聚合单体为信息记录材料的双固化型全息存储用光致聚合物。与传统的薄膜型材料相比,新材料在制样过程中可以避免使用大量的溶剂,能够制备出具有一定膜厚(0.2～1 mm)的样片。 2.选取了多种液体环氧树脂、胺固化剂、自由基聚合单体与光敏染料进行配方研究,主要考察配方中各组分的成分、含量以及制备工艺对于样片光学质量、衍射效率、灵敏度、折射率调制度、预曝光量和收缩率等性能的影响。通过研究揭示出材料中各组分的选取对其全息性质的影响,总结出几点对优化配方设计有指导意义的结论。 3.通过配方调整和改进制样工艺,目前部分样片的单光栅衍射效率达到60%以上,折射率调制度达到3.0×10-4以上,最高灵敏度达到0.3 cm/mJ以上,体收缩率小于0.5%,已基本达到进口商业化样片的水平,个别指标甚至优于进口样片。用综合性能较好的样片进行全息存储实验,一次存取后图像信噪比仍能保持3分贝,说明样片在全息存储上具有很好的应用前景。 4.通过在染料的末端引入多个水溶性的羧酸钠基团,合成了一种水溶性的苄叉环戊酮染料BSEA,以800 nm的掺钛蓝宝石飞秒激光器为光源,用非线性吸收法测得该染料在水中的双光子吸收截面为287 GM,远高于商用的水溶性呫吨染料（约10 GM),将该染料直接用作引发剂可引发水溶性丙烯酸酯类单体的双光子聚合,曝光阈值达到0.51 mW,分辨率低于400 nm,表明该染料在水溶性双光子聚合领域具有潜在的应用价值。