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全息复合材料, 纳米粒子复合材料的性能参数

2022-04-19

  全息高分子/纳米粒子复合材料的性能参数主要有:衍射效率(η)、折射率调制度(n1)、感光灵敏度(S)、动态存储范围(M#)、相分离程度(SD)和体积收缩率(VS)。其中,衍射效率、折射率调制度、感光灵敏度和动态存储范围已在第1章作了介绍,本章重点讨论相分离程度和体积收缩率两个参数。

  一、相分离程度

  全息高分子纳米粒子复合材料的相分离程度受体系凝胶化时间、黏度等因素的影响。华中科技大学解孝林团队基于菲克第二定律,推导了全息光聚合诱导相分离过程的理论模型,即相分离程度与凝胶化时间/体系黏度的函数关系。在相干激光形成的干涉条纹中,光强呈正弦曲线分布。由于光聚合反应速率与光强的0.5次方成正比,因此复合体系内的光聚合反应速率、单体和纳米粒子在复合体系中的瞬时浓度也呈正弦曲线分布。在t时刻,纳米粒子的浓度可表述为

  二、体积收缩率

  单体聚合生成高分子时,分子间的相互作用由范德瓦尔斯力转变为共价键,导致体系中分子间的平均距离减小,在宏观上表现为体积减小,即发生了体积收缩。体积收缩率(VS)定义为单体在聚合过程中的体积减小值占初始体积值的百分比:

  体积收缩因子小的单体在转化率相同时具有更小的体积收缩率。例如,环氧单体在开环聚合反应中的体积收缩率较低。

  聚合反应前后材料的总质量守恒,因此,体积收缩率可通过测量聚合反应前后材料的密度变化而得到:

  当样品的密度难以直接测量时,需采用其他方法测量体积收缩率。2012年,解孝林团队报道了一种采用光流变技术测量光聚合体积收缩率的方法。测试中,将流变仪转子的法向应力固定为零,实时监测样品厚度随光照时间的变化曲线,进而根据式(5-16)计算体积收缩率.

  文章内容引用自专业教材,以便高分子科学工程、光学工程等领域的科技工作者作研究参考,未经本书原作者的许可,任何第三方不得复制或者转载本文内容。