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全息二阶反应型全息高分子材料

2022-04-20

  全息高分子材料的大规模工业化应用不仅要求材料性能优异,也要求材料具有良好的尺寸稳定性,并易于加工。美国杜邦公司生产的HRF系列全息高分子材料采用高分子黏合剂将单体固定,因此具有良好的尺寸稳定性。但这类全息高分子材料的成型需要使用大量的溶剂,易产生对环境有污染的挥发性有机物,且全息记录后还需要通过热处理来提高材料的折射率调制度。为解决这一问题,二阶反应型全息高分子材料应运而生。顾名思义,二阶反应型全息高分子材料的制备过程分为两个反应阶段,当这两个反应阶段相互独立、互不干扰时,对应的全息高分子材料被称为正交二阶反应型全息高分子材料。二阶反应型全息高分子材料在全息光学元件、高密度数据存储、全息图像存储、传感器等领域展现出广阔的应用前景。

  本章将介绍二阶反应型全息高分子材料的成型原理、组成与制备、表征、结构调控与性能、应用和发展展望。

  二阶反应型全息高分子材料的成型原理

  第一阶段反应是单体的热聚合,生成高分子基体,第二阶段的反应是剩余单体的全息光聚合,形成全息光栅结构。这种正交二阶反应型全息高分子材料的原料包含三类单体,第一阶段的反应是单体1和单体2的共聚反应,形成交联型高分子基体,第二阶段反应是分散在高分子骨架中的单体3发生全息光聚合,形成全息光栅结构。由于体系化学势的变化,相干暗区的单体3会向相干亮区扩散,并参与聚合反应。

  二阶反应型全息高分子材料的组成与制备

  非正交和正交二阶反应型全息高分子材料的制备原理不同,其组成和制备工艺也不同。非正交二阶反应型全息高分子材料主要是菲醌-聚甲基丙烯酸甲酯体系;而正交二阶反应型全息高分子材料的体系相对更加丰富,如环氧/乙烯基单体体系、聚氨酯/丙烯酸酯体系、硫醇-丙烯酸酯/硫醇烯丙基醚体系和硫醇-丙烯酸酯硫醇-炔丙基醚体系。值得注意的是,聚二甲基硅氧烷/二苯甲酮体系有些特殊,第一阶段是聚二甲氧基硅烷交联形成高分子网络,第二阶段并未发生聚合反应,而是光敏剂二苯甲酮在相干激光照射下发生光化学偶联。由于这两个阶段的反应机理不同,一般可以将聚二甲基硅氧烷/二苯甲酮体系归入正交二阶反应型全息高分子材料。

  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。