含cds纳米粒子有机光折变材料的制备与性能研究

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1、武汉理工大学博士论文摘要高性能敏感材料是光纤传感的核心技术之一，新型光纤传感敏感材料具有新的传感机理，是新型光纤传感器研制和应用的基础。20世纪90年代后出现的聚合物光折变材料具有优良的光折变性能，而且其加工性能优良，可方便制备成薄膜等所需形态，将这～类极具潜力的光学敏感材料应用于光纤传感器对相关待测量进行检测，无疑会为光纤传感领域带来新的应用前景和发展。本论文在国家自然科学基金重点项目(No．60537050)和有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室开放基金的资助下(No．koj200507)，从基础理论、材料设计、结构与性能等方面研究了一类新型的有机，无机纳米复合光折变材料，旨

2、在克服有机光折变聚合物对外加电场的依赖，将其用作光纤敏感材料，为研发新型光纤传感器奠定基础，同时这也对光折变聚合物的理论研究和实用化具有重要的意义。本文进行的主要研究内容和取得的重要成果有：一、从理论上对聚合物光折变材料的光折变光栅形成机制、结构与性能设计及检测进行了深入的分析；探讨了光生伏打效应对空间电荷场的作用，为光折变聚合物克服对外加电场的依赖提供理论依据。二、采用CdS纳米粒子作为光折变聚合物的光敏剂，用物理和化学两种复合方法制备有机／CdS纳米复合材料，研究CdS纳米粒子与聚合物之间的电荷迁移过程及其光电导性能，为光折变材料结构设计提供依据。三、从分子水平上设计和优化共轭体系

3、具有推拉电子基团(D．石-A)结构的非线性光学生色团BMNPAB，探讨其最佳反应条件，研究其能级结构、非线性性能和增塑作用等，用以制备性能优良的光折变聚合物。四、采用主一客体设计方法制备两种新型的PVK／BMNPAB／CdS和PVK-10．CdS／BMNPAB光折变体系。经极化后在无外加电场的情况下，物理复合PVK／BMNPAB／CdS体系获得耦合增益系数r=31．7cm一；化学复合PVK-10．CdS／BMNPAB体系获得F=50．0era4和衍射效率r／---4．2％，这是由于PVK与CdS的化学键合为二者间表面电荷迁移提供了良好的界面，可进一步提高光生载流子的速度和数量以提高材料

4、的光电导性能，进而提高光折变材料内部光致电荷场的形成速度和电场强度。与国内外已有报道有机／无机纳米复合光折变材料在外加电场下获得r值为几～几十gin4相比，两种新型的光折变体系均表现出更好的光折变性能。武汉理工大学博士论文。五、采用后功能法设计合成一种新颖的既具电荷传输分子又具有生色团双功能聚合物PV'NPAK。PVNPAK薄膜在未预先极化下，获得有效二阶非线性系数de／F4．7pm／V的，提出了分子“自排列”取向效应。采用主．客体设计方法制备出新型PVNPAK／CdS／ECZ光折变体系，在有机．无机纳米复合光折变材料研究领域中，首次报道在未预先极化和无外加电场下可获得F=11．89c

5、m4和H=3．2％，为光折变聚合物的实用化创造了条件。六、采用化学原位复合法成功地将CdS键合到聚合物PVNPAK上，制备出新型的多功能PVNPAK-CdS／ECZ光折变体系。在未预先极化和无外加电场下，PVNPAK-5．CdS／ECZ体系获得F=14．26cm4和目=3．4％；PVNPAK-15．CdS／ECZ体系获得F=16．43eral和q=4．44％。这一光折变体系不仅克服了对电场的依靠，而且与掺杂体系P、懈AK『CdS／ECZ光折变性能相比，实现了光折变性能的优化，并改善了材料的成膜性和功能组分的相容性，使得光折变聚合物在实际应用中具有更加优越的特点。关键词：光纤传感光敏材料

6、，光折变效应，有机／无机纳米复合，CdS纳米粒子，偶氮生色团，二波耦合Ⅱ武汉理工大学博士论文ABSTRACTFiber0pticsensingtechnologyisanewtechnologyofmonitorsupervisionwiththedevelopmentofopticalfibercommunication．Thebasicoffiberopticsensingtechnologyisthehighperformancephotosensitivematerials．FinanciallysupportedbytheKeyProjectofNationalNatural

7、ScienceFundofChina(NO．6053705∞andOpenFundofKeyLaboratoryofNonferrousMaterialsandProcessingTechnology(No．kqjZOOSWO，inthisthesis，anewphotorefractive(PR)polymericnanocompositephotosensitizedwithinorganicsemiconductornanoparticl