新型多元光致聚合物的制備及全息存儲(chǔ)性能研究.pdf

1、光學(xué)全息存儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)存儲(chǔ)材料提出了嚴(yán)格要求，評(píng)價(jià)一種材料的全息性能需要綜合考慮動(dòng)態(tài)范圍、光敏度、散射噪聲、制備與處理過程等多方面因素。與無機(jī)晶體相比，有機(jī)聚合物材料具有衍射效率高、無需后處理、制備方式簡單且成本低廉、結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的全息存儲(chǔ)材料。摻雜菲醌的聚甲基丙烯酸甲酯（PQ/PMMA）聚合物通過特殊的制備方式有效地抑制了體積收縮，克服了制約光致聚合物全息應(yīng)用的普遍問題，且樣品厚度能夠達(dá)到毫米甚至厘米量

2、級(jí)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，該聚合物從諸多光聚物存儲(chǔ)材料中脫穎而出。PQ/PMMA材料在全息方面的應(yīng)用主要受到響應(yīng)速度慢和折射率調(diào)制度低的限制，因此改善和優(yōu)化 PQ/PMMA聚合物，進(jìn)而提高其全息存儲(chǔ)性能是一項(xiàng)十分有意義的科研課題。本文在 PQ/PMMA聚合物的基礎(chǔ)上，通過摻雜的方式制備了不同類型的多元光致聚合物，系統(tǒng)研究了材料的制備方法、光柵形成機(jī)制以及全息存儲(chǔ)特性，為加快全息存儲(chǔ)的實(shí)用化進(jìn)程奠定理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　利用改進(jìn)的熱致聚

3、合方法提高了新型多元光致聚合物中光敏劑 PQ的含量，使制備的樣品具有更快的響應(yīng)速度和更高的折射率調(diào)制度。進(jìn)而提出一種新的振蕩混合方法，提高了聚合物中各種成分的共混性和均勻性，所制備的聚合物樣品都具有均勻穩(wěn)定、厚度高、光學(xué)質(zhì)量好等特點(diǎn)。
　　研究了SiO2/PQ/PMMA光聚物的全息性質(zhì)以及光柵形成的動(dòng)力學(xué)過程。為了加深對(duì)材料內(nèi)部光化學(xué)反應(yīng)過程的了解，分析了短時(shí)曝光和連續(xù)曝光情況下的光柵形成過程。應(yīng)用PQ分子和SiO2納米粒子的互擴(kuò)

4、散機(jī)制解釋了短時(shí)曝光結(jié)束后的暗增強(qiáng)過程，并首次利用非局域擴(kuò)散模型描述了連續(xù)曝光過程中的光柵形成動(dòng)力學(xué)。對(duì)材料中各種成分的時(shí)間-空間分布，以及折射率調(diào)制度的變化進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究結(jié)果表明選擇優(yōu)化的SiO2納米粒子摻雜濃度能夠獲得最佳的全息特性。與PQ/PMMA材料相比，SiO2納米粒子的引入使得光聚物具有更快的光柵形成速率和更高的折射率調(diào)制度，全息性質(zhì)得到明顯改善，而且數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合地很好。
　　實(shí)驗(yàn)研究了ZnMA/P

5、Q/PMMA聚合物和PQ/P(MMA-co-MAA)聚合物的全息性質(zhì)，確定了優(yōu)化摻雜濃度，并分析了各摻雜成分的作用以及對(duì)材料全息性能的改善程度。在 ZnMA/PQ/PMMA光聚物中，ZnMA成分能加速光化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高光柵的衍射效率和靈敏度。在 P(MMA-co-MAA)光聚物中，MAA作為共聚單體能與MMA反應(yīng)形成更穩(wěn)定的聚合物基底，增加光產(chǎn)物的平均分子質(zhì)量，抑制高溫下擴(kuò)散導(dǎo)致的光柵衰減，最終改善材料的熱穩(wěn)定性能。