光功能高分子kaphin

1、姓姓 名：姜名：姜 孝孝 峰峰老老 師：劉師：劉 彥彥 軍軍 1954年，美國柯達(dá)公司的Minsk等人開發(fā)出光功能高分子聚乙烯醇肉桂酸酯，并成功應(yīng)用于印刷制版 應(yīng)用領(lǐng)域已從電子、印刷、精細(xì)化工等領(lǐng)域擴(kuò)大到塑料、纖維、醫(yī)療、生化和農(nóng)業(yè)等方面，發(fā)展之勢方興未艾。主要內(nèi)容概述光敏涂料光致抗蝕劑光致變色高分子材料光導(dǎo)電高分子材料一一. 概 述1.光功能高分子材料及其分類光功能高分子：也稱感光性高分子，指在吸收了光能后，能在分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生化學(xué)、物理變化的一類功能高分子材料。這種變化發(fā)生后，材料將輸出其特有的功能。按作用機(jī)理光物理材料光化學(xué)材料光導(dǎo)電材料光電轉(zhuǎn)換材料光能儲存材料光記錄材料光致變色材料光

2、致抗蝕材料光檢測元件、光電子器件、靜電復(fù)印、激光打印聚合物型光電池按其輸出功能，感光性高分子包括研究最成熟，最有實(shí)用價值，包括光刻膠、光固化粘合劑、感光油墨、感光涂料2、光化學(xué)反應(yīng)原理光是一種電磁波，在一定波長和頻率范圍內(nèi)，它能引起人們的視覺，這部分光稱為可見光。廣義的光還包括不能為人的肉眼所看見的微波、紅外線、紫外線、X 射線和射線等。光具有波粒二相性。微粒性：光有量子化的能量，不連續(xù)波動性：有干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，具有波長和頻率c光化學(xué)：研究電子激發(fā)態(tài)的原子、分子的 結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)。光化學(xué)反應(yīng)：物質(zhì)由于光的作用引起的化 學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)過程：1. 激發(fā)過程：分子吸收光能，電

3、子從基態(tài)向高能級躍遷，成為激發(fā)態(tài) 2. 化學(xué)反應(yīng)：激發(fā)態(tài)分子向其它分子轉(zhuǎn)移能量或產(chǎn)生各種活性中間體而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。3、光化學(xué)反應(yīng)l 光聚合與光交聯(lián)l 光降解和異構(gòu)化分子量變大，溶解度降低分子量降低，溶解度增大優(yōu)點(diǎn)：l 固化速度快l 不需加熱，耗能少l 污染少l 便于流水線作業(yè)缺點(diǎn)：l 不適合形狀復(fù)雜物體的涂層l 價格高 二二.光敏涂料光敏涂料表面涂料：裝飾和保護(hù)層光致抗蝕劑：制造印刷電路板光敏涂料體系的組成：l 光敏預(yù)聚物l 光引發(fā)劑和光敏劑l 稀釋劑l 添加劑 三三.光致抗蝕劑光刻工藝光刻即光刻腐蝕光刻膠（photoresist）：又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、光敏劑和溶劑三部分組成的對光敏感

4、的混合液體。1、原理光刻工藝是利用感光性樹脂材料作為抗蝕涂層。這類感光樹脂在光照（主要是紫外光）時，短時間內(nèi)即能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得這類材料的溶解性、熔融性或親和性在曝光后發(fā)生明顯的變化，利用這些性能在曝光前后發(fā)生的明顯差異，只要控制光照的區(qū)域就可得到所需要的幾何圖形保護(hù)層。2、光刻工藝過程光刻過程示意圖1. 光致抗蝕劑層2. 基材3. 掩膜四四. 光致變色高分子材料光致變色聚合物在光的作用下能可逆地發(fā)生顏色變化的聚合物。1. 概述材料光化學(xué)結(jié)構(gòu)可逆變化最大吸收波長改變顏色變化注意！不可逆過程不屬于光致變色l 對光致變色材料的研究始于20世紀(jì)初，功能性染料在光的照射下有顏色或顏色變化，停止光照回

5、復(fù)，鹵化銀l 功能性光致變色染料為小分子，不便于制造器件l 將光致變色的染料引入到高分子的主鏈或側(cè)鏈中，或者共混，開發(fā)光致變色高分材料l 應(yīng)用前景誘人：調(diào)光窗、護(hù)目鏡、防偽材料、偽裝隱蔽等光致變色原理無色或淺色變?yōu)樯钌钌優(yōu)闊o色或淺色正光致變色負(fù)光致變色光致變色原理光化學(xué)過程光物理過程互變異構(gòu)、順反異構(gòu)、開環(huán)反應(yīng)、生成離子等，偶氮苯基態(tài)吸光躍遷激發(fā)單線態(tài)激發(fā)三線態(tài)吸收光譜變化，光致變色(1) 信息存儲元件：受不同強(qiáng)度和波長光照射時可反復(fù)循環(huán)變色的特點(diǎn)，可以制成計算機(jī)的記憶存儲元件，實(shí)現(xiàn)信息的記憶與消除過程，其記錄信息的密度大得難以想象，抗疲勞性能好，能快速寫入和擦除信息。(2) 裝飾和防護(hù)包

6、裝材料：可用作指甲漆、漆雕藝品、T恤衫、墻壁紙等裝飾品。可制成包裝膜、建筑物的調(diào)光玻璃窗、汽車及飛機(jī)的屏風(fēng)玻璃等，防護(hù)日光照射，保證安全。做成護(hù)目鏡，防止陽光、激光、電焊光的傷害。3. 應(yīng)用(3) 自顯影全息記錄照相：在透明膠片等支持體上涂一層很薄的光致變色物質(zhì)( 如螺吡喃、俘精酸酐等) ，其對可見光不感光，只對紫外光感光，從而形成有色影像。分辨率高，不會發(fā)生操作誤差，影像可以反正錄制和消除。 (4) 國防：對強(qiáng)光特別敏感，可以制作強(qiáng)光輻射劑。能測量電離輻射，探測紫外線、x射線、射線等的劑量。如將其涂在飛船的外部，能快速精確地計量高輻射的劑量。還可以制成多層濾光器，控制輻射光的強(qiáng)度，防止紫外線

7、對人眼及身體的傷害。如果把高靈敏度的光致變色體系指示屏用于武器上，可記錄飛機(jī)、軍艦的行蹤，形成可褪色的暫時痕跡。 （5）防偽技術(shù)：防偽技術(shù)有兩種方法，一是通過直接觀察獲得，另一種是通過對防偽標(biāo)示的檢查而驗(yàn)證產(chǎn)品的真實(shí)性。水印、 全息照片、顯微印刷屬于第一種，而有機(jī)光致變色材料用于防偽系統(tǒng)，屬于第二種。其顏色角度效應(yīng)無法用高清晰度的掃描儀、彩色復(fù)印機(jī)及其它設(shè)備復(fù)制，印刷特征用任何其他油墨和印刷方式都無法效仿。五五. 光導(dǎo)電高分子材料光導(dǎo)電性能在光的作用下，導(dǎo)電性能發(fā)生變化的性質(zhì)。1. 概述光導(dǎo)電材料絕緣體導(dǎo)體光照無光照電阻率非常高電阻率明顯下降核心：物質(zhì)具有吸收特定波長的能量，使得材料中載流子數(shù)

8、目增加的能力2. 光導(dǎo)電機(jī)理通常情況：材料內(nèi)部電子被束縛，載流子少吸收光能：產(chǎn)生載流子的必要條件hh電子電子空穴空穴導(dǎo)帶導(dǎo)帶價帶價帶禁帶禁帶真空能級真空能級hEghEg（1）光活性高分子中的基態(tài)電子吸收光能至激發(fā)態(tài)，形成電子-空穴對（2）電場作用下，電子-空穴對解離，產(chǎn)生自由電子或空穴成為載流子，產(chǎn)生光電流。電子受體接受激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子轉(zhuǎn)移，使空穴和電子對分開，空穴作為載流子電子給體將材料中的空穴填滿，留下自由電子作為載流子本征光生載流子：材料吸光產(chǎn)生新的載流子需要的光子能量較高，如聚乙烯咔唑（PVK）需要吸收紫外線才能激發(fā)出本征型載流子。非本征光生載流子：解離過程需要在分子內(nèi)或分子間具有電子受體或電子給體電子受體或電子給體激發(fā)能較低，稱為敏化劑。電子受體接受激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子轉(zhuǎn)移，生成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。三硝基芴酮 四腈代二甲基對苯醌 四氯苯醌 四腈基乙烯電子給體有機(jī)顏料（色素），孔