光功能高分子材料综述

光功能高分子材料综述 常 州 轻 工 职 业 技 术 学 院 课题名称: 感光高分子材料 系 别: 轻工工程系 专 业:__ 高分子材料加工技术__ _ 班 级: 10工艺试点 学生姓名: 刘振杰 指导教师: 卜建新 感光高分子材料 【摘要】 本文主要介绍了感光高分子的发展简史以及感光高分子的分类和在日常生活中、工业中的应用，主要研究重氮树脂型光敏材料、自组装型超薄胶印版、化学增幅与无显影光刻胶及刻蚀技术，和当今感光高分子的主要研制课题。 【关键词】 感光高分子 感光聚合物 光致变色高分子 一、简介 随着现代科学技术的发展，感光高分子材料越来越受到重视。所谓感光高分子材料就是对光具有传输、吸收、存储和转换等功能的高分子材料。 二、研究方向 21世纪人类社会将进入高度信息化的社会，光与半导体相融台的高技术将引人注目。高分子材料的感光特性引起科学界和工业界的兴趣。高分子材料的功能特性主要有:?化学变换功能(感光树脂、光学粘接剂、光硬化剂等)。?物理变换功能(塑料光纤、光盘、非球面透镜、非线性光学聚合物、超导聚合物等)。? 医学化学功能(抗血栓性聚合物人工畦器等)。? 分离选择功能(微多 L膜、逆透过膜等) 由此可见，具有感光的高分子材料占居多数，它们的产品在市塌占有的份额很大。像非线性高分子材料这样的尚未达到实用化的高分子材料更是为数众多 该材料的通感光与光的化学、物理变化功能是有很大差别的。前者的典型代表是光纤和各种透镜。对这些材料不殴要求透明性强。如要求、光纤材料从可见光到近红外光范围内的透明性极其严格。标准的塑料光纤(POF)是由PMMA制成的，具c—H 基，故不能避免红外吸收。为了提高透明性而研制羝化物光纤。用于制作透镜的材料必须具南高范围的折射率和分散特性 这一点，有机高分子材料与无机玻璃类材料相此，者处于劣势。塑料材料具有优良的成形性，宜用来生产诸如形状复杂的非球面透镜等高性能透镜。CD用的透镜，主要是用PMMA材料制作。制作透镜用的PMMA工业材料市塌规模看好 要求它具有优良的耐热性和低的吸水性 其中具有脂环式结构的塑料市埸将有扩大趋势。产品的薄型化要求具有高折射率的材料。获得优良的成像性需要采用低双折射率材料。对光盘基板材料的功能也应十分重视，正在积极开发不产生双折射的各向同性塑料材料。同时致力于开发具有优良光学特性和折射率分布特性的塑料。塑料光纤与石英光纤相比(它的传输距离和带宽特性很差。由于POF是用高折射率的PMMA作芯t用低折射率的氟塑料作包层，这种两层结构会引起模分散 它的最大传输速度为lOMbit,秒，与石英光纤的10Ghit,秒传输速度相比，实在是太小了。上述第?种功能是基于光照射后的高分子材料的重合硬化。开展利用紫外线下瞬时重台的涂料、粘接剂等研究不容忽视。要求光学粘接剂能把尺寸为数 m的石英光纾精密固定。要求它具有低收缩性和折射率特性。DRAM 将向大容量化发展，由4Mbit发展到64Mbit、256Mbit2l [1] 世纪初将达到1Gbit，需要重视光源和短渡长的光，为此要大力开发高性能感光聚台物。 中国科学院长春应化所的科技人员面向国家战略需求和世界科学发展前沿，不断探索和 拼搏，在有机/高分子光电材料的凝聚态研究上获得系列创新成果。该项目在研究过程中发表科学论文28篇，撰写专著2部，其中影响因子大于3.0的论文13篇，论文被他人积累引用108次以上;申请发明专利5项，其中授权中国发明专利2项、美国发明专利1项。 据介绍，伴随信息光电子产业发展的巨大需求，有机光电功能材料与器件的研发得到了前所未有的快速发展，特别是有机发光二极管(oled)已经发展到了产业化的攻关阶段，所涉及的元件效率和寿命以及集成技术，已成为国际信息光电子领域的重大研究方向和竞相研发的焦点。但是，由于相关基础研究滞后于技术的发展，对高功能材料和器件的设计与优化缺乏紧密结合的理论指导，在实际研发的过程中不得不采取广泛探索和优化的方式来进行，很大程度上阻碍了其创新跨越。为此，不断强化有机/高分子光电材料基础理论的探索和创新，为其可持续发展提供基础理论支撑和前瞻性的引领，是发展信息光电子产业亟须解决的重大课题。 中科院长春应化所在有机光电材料与器件的基础和应用研究上有较强的科研积累和人才优势。近年来，他们聚焦国际材料科学和信息光电子领域的发展前沿，在中科院方向性项目、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、吉林省杰出青年科学研究计划项目的持续支持下，以提高有机发光二极管器件的稳定性和有机晶体管器件载流子迁移率为目标牵引，广泛深入地开展了有机/高分子光电材料的凝聚态结构规律以及结构与功能关系的研究，取得了系列研究成果: 发展出半晶性有机半导体结构的基础表征 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，揭示出典型有机发光半导体npb和aiq3存在不可逆热力学过程导致的半晶性本质和生长温度控制的典型薄膜形态结构，澄清了文献中关于该类薄膜容易结晶的观点，已经被国内外广泛用做判定标准和研究的出发点。发展出有机发光器件与薄膜热力学稳定性相关的两种老化机制，引领了oled器件性能的优化策略和实施方法，推动了oled行业的进步。发现并命名了核取向有序盘状液晶相、核取向无序盘状液晶相、手性棒状液晶的b,折叠结构和棒状液晶高分子的高有序相与柱状相;揭示出了有机共轭高分子的有序结构(相态)特征以及相态结构与热力学过程间的关系，为新型有机共 [2]轭分子的设计和有机共轭分子薄膜制备方法的建立发挥了重要指导作用。 三、成果 国家自然科学基金重点项目——“高新技术中高分子光敏材料研究”日前通过专家验收。该项目是由北京大学曹维孝教授主持，北京大学与清华大学合作完成的。主要研究重氮树脂型光敏材料、自组装型超薄胶印版、化学增幅与无显影光刻胶及刻蚀技术，通过4年的努力取得了以下研究成果。 3.1(在重氮树脂型光敏材料方面，制备了文献上尚未见报道的多种带不同取代基的二苯胺-4-重氮盐及其聚合物重氮树脂，其中有两种聚合物感光和热稳定性能突出。 3.2(实现了基于所研究得到的重氮树脂的氢键型。 3.3(运用所研究的新感光高分子材料，发展了一种新型激光印字版。 3.4(在光致抗蚀剂和光刻技术方面，研制了3种水性、高玻璃化温度和自交联型的化学增幅光致抗蚀剂。 项目执行期间，共发表论文67篇，其中sci收录38篇，影响因子大于1.5的有20篇;申请专利9项，其中2项已获授权;获得2000年度北京市科技进步二等奖1项;培养硕士研究生6 3][人，博士研究生4人。 四、新成果 德国《应用化学》杂志日前以vip论文的形式，报道了中科院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室徐国宝研究员及其同事的最新研究成果——绿色高效的三联吡啶钌/二丁基乙醇胺电化学发光体系。 三联吡啶钌电化学发光分析是继放射分析、酶联分析、荧光分析和化学发光分析之后的新一代标记免疫分析和核酸测定技术。它由于具有灵敏度高、线性范围宽、试剂稳定、可靠性好等优点，迅速被用于临床分析和科学研究。这种技术是基于浓度高达100mm左右的具有较大毒性、挥发性和异味的三丙胺与较低浓度的三联吡啶钌标记物发生电化学发光反应来进行免疫分析和核酸测定。十五年来，人们一直在寻找替代三丙胺的新材料，但始终没有找到性能更好的材料。 在中科院和国家自然基金的支持下，电分析化学国家重点实验室对一系列胺的电化学发光性质进行了研究，找到一种发光效率高且环境友好的新材料二丁基乙醇胺。该研究表明羟乙基具有很好的催化电化学发光的作用，20mm的二丁基乙醇胺就可产生和100mm三丙胺相 [4] 当的发光。 在墨西哥国立自治大学材料科学研究所工作的日本科学家小川武，合成出一种能够在无电状态下发射光子的新聚合材料，据称该材料在数据存储和处理方面具有巨大应用潜力。小川在接受媒体采访时说，这种能够产成光子的化合物属高分子聚合物家族中的一员，类似人们所熟知的尼龙、合成纤维和合成树脂等。这种新材料在激光照射下会出现极化现象，电荷状态发生改变，并同时释放出光子。材料内部发生的这种变化相当迅速，几乎在百分之一秒内完成，这种特性对提高电脑的数据处理和存储速度相当有利。 据小川介绍，目前绝大多数数据处理和存储都通过电子脉冲完成，这几乎是所有数码技术的基础，但是在可预计的将来，光子将成为该领域的主角，因为光子的运用能够极大地提 [5] 高信息处理的速度和效率。据介绍，目前上述新材料每克价值约,,,美元。 近日，中科院长春应用化学研究所在发光材料的制备及其应用探索研究方面取得进展，荣获2009年度吉林省科技进步一等奖。 中科院长春应化所以突破国外专利保护，发展具有自主知识产权的无机发光材料和有机无机复合发光材料体系为核心，重点采用溶胶,凝胶法、水热及溶剂热法、高温溶剂法、超 声法和喷雾干燥法等各种软化学方法，制备了多种形态结构和尺度的稀土及半导体发光材料以及以碳杂质和氧缺陷为发光中心的新型高效环境友好发光材料。该成果在国际发光领域产 [6] 生了重要影响。 高分子材料的研究与应用已给人类带来了巨大的益处，迄今科学家们仍不遗余力开拓多种新型的高分子材料，光致变色高分子材料就是近年来受到人们瞩目的新型功能高分子材料之一。光致变色材料的研究始于本世纪初叶，人们在对功能性染料的研究中发现多种物质在不同波长的光照射时呈现不同的颜色，有的在可见光照射下产生颜色变化，停止光照后又能回复原来的颜色。这些现象引起高分子研究者的注意，于是，许多研究者们把光致变色的功能性染料引入到高分子的侧链或主链中，或与高分子化合物共混，从而开发出一系列具有光致变色特性的新型高分子材料。功能性光致变色染料是小分子，不便于制造成器件，光致变色高分子恰恰在这方面有很大的优势。因而更加促进了光致变色高分子的研究与开发。 五、应用 迄今为止，光致变色高分子的应用开发工作尚处在起步阶段，但其应用前景是十分诱人的。例如,可作为窗玻璃或窗帘的涂层，从而调节室内光线:可作为护目镜从而防止阳光、激光以及电捍闪光等的伤害:在军事上-可作为伪装隐蔽色或密写信息材料;还可作为高密度信息存储的可逆存储介质等等不一而足。 我国已把光致变色材料列入863高科技计划，国内一些单位已相继开展这方面的工作并已取得可喜的成果。我们在感光高分子方面已开展了十多年的工作，鉴于光致变色高分子是一项富有很大魅力的研究课题，我们拟涉足这方面的研究。本文主要综述当前主要的光致变色高分子，简述光致变色的机理及有关光致变色存储信息的基本工作原理，期待着有更多的 [7]研究者投身到这方面的工作中来。 感光高分子是指具有感光质的高分子材料。当这类材料吸收了光能后可导致体系发生分子内或分子间产生化学、物理变化，使未曝光部分的物理或化学性质产生强烈的反差，从而引起图像的出现。在印刷工业中已获得广泛应用的PS印刷版就是一种感光高分子产品，它可分为阳图PS版和阴图PS版两大类。由于印刷业对于板材在质量上的严格要求和巨大需要，必然给感光高分子带来巨大的发展前景。在影像技术中用于微细加工光刻用的光致抗蚀剂是一类非常重要的感光高分子材料，是制造大规模集成电路必不可少的原料。它的出现是第二次世界大战后由Eastman Kodak的Mink等在研究聚乙烯醇肉桂酸酯的光二聚合反应基础上提出的。以后这种技术不仅应用于照相制版上，而且广泛应用于电子工业和机密机械加工等方面，并随着技术的不断进步，蚀刻的精度不断提高，由制作毫米级的印刷线路板发展到21世纪初期的微米级、亚微米级，甚至更高分辨率的大规模集成电路的制作。现代计算机技术的蓬勃发展是和这种微细加工技术的高灵敏度、高反差光致抗蚀剂的出现分不开的。 六、结论 虽然人们对感光高分子材料日益重视，但人们对感光高分子材料的研究还是比较少，没 有能更深入的开发出感光高分子材料的特性。从这些成果可以看出感光高分子材料的研究量还很少，与人们的日常生活联系不够紧密。研究工作者们应该加大对感光高分子材料与人们日常生活的研究，是感光高分子材料与日常生活紧密联系，开发出更多具有实用价值的功能。这样才能是感光高分子材料更受人们的重视，从而加速感光高分子材料的发展。 参考文献: [1]《工业材料》VOL(44( No(6， P26( 1996 [2]《科学时报》2007.2.14 [3]《科学时报》2001.08.26 [4]《中国化工报》2007.1.26 [5]《科学时报》2004.5.11 [6]《中国化工报》2010.1.28 [7]《光致变色高分子材料》 李佐邦 刘金刚 潘明旺 张文林 丽丘五