金纳米粒子掺杂全息聚合物分散液晶的制备及表征

摘要

全息聚合物分散液晶（HPDLCs）是将聚合物优良的加工性能和液晶独特的光学性质结合在一起的一种材料。与一般周期性结构材料相比，它成本低、制备工艺简单、易于大批量生产，目前已广泛用作光开关、动态滤波器、平板显示器等器件，在光通讯、信息存储、安全防伪等领域有巨大的应用前景。但是如何制备衍射效率高、感光灵敏度好、体积收缩小、电光响应快的全息光栅仍是一个挑战。
　　本文以十二烷基硫醇修饰的金纳米粒子（GNP）作为掺杂物，以 N-苯基甘氨酸（NPG）为光引发剂，以N, N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、超支化丙烯酸酯（6361-100）为单体，以P0616A为液晶，以3,3′-羰基双（7-二乙胺香豆素）（KCD）或玫瑰红（RB）为光敏剂，采用激光全息加工技术，制备了两种金纳米粒子掺杂的全息聚合物分散液晶光栅。分别采用光-差示扫描量热分析法（P-DSC）和光-流变仪（P-Rheology）技术，研究了金纳米粒子掺杂量对体系光聚合动力学和凝胶化行为的影响。系统研究了金纳米粒子的加入对全息光栅电光特性、响应时间、微观结构及热稳定性的影响。结果表明，随着金纳米粒子掺杂量的增加，体系的光聚合反应速率逐渐降低，凝胶时间逐渐延长；体系的粘度以及聚合之后的玻璃化温度（Tg）几乎不变；但光栅的相分离程度增加，结构规整性增强；此外，光栅的阈值电压（Vth）和饱和电压（Vsat）也逐渐增大。在28 V/μm的脉冲电压下，光栅的响应速度较快，开启时间（τon）约为2 ms。

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1 绪论

1.1前言

1.2 激光全息技术简介

1.2.1激光全息记录原理

1.2.2激光全息记录材料

1.3 HPDLCs的研究进展

1.3.1 HPDLCs的发展与应用

1.3.2 全息混合物的组成

1.3.3 HPDLCs的改性研究

1.4 金纳米粒子

1.4.1 金纳米粒子特性及应用

1.4.2 金纳米粒子制备方法

1.5 本论文的设计思想及研究内容

2 实验部分

2.1 全息混合物的组成

2.1.1 原料与试剂

2.1.2 金纳米粒子的制备

2.1.3 液晶盒的制备

2.1.4 全息混合物的配制

2.1.5 全息光栅的制备

2.2 仪器表征与性能测试

2.2.1 透射电镜表征（TEM）

2.2.2 红外表征

2.2.3 紫外-可见吸收光谱

2.2.4 热失重表征

2.2.5 光聚合动力学（P-DSC）研究

2.2.6 玻璃化温度Tg测定

2.2.7 凝胶行为

2.2.8 粘度测试

2.2.9 全息光栅的电光响应行为

2.2.10 全息光栅的相分离结构

3 结果与讨论

3.1 金纳米粒子的表征

3.2 金纳米粒子掺杂的单体/液晶体系的光聚合动力学研究

3.2.1 以KCD为光敏剂体系的光聚合动力学研究

3.2.2 以RB为光敏剂体系的光聚合动力学研究

3.2.3 以RB为光敏剂体系中金纳米粒子的引入对体系玻璃化温度（Tg）的影响

3.3 金纳米粒子掺杂的单体/液晶体系的光流变学研究

3.3.1以KCD 为光敏剂体系的光流变学研究

3.3.2以 RB 为光敏剂体系的光流变学研究

3.4 掺杂金纳米粒子全息光栅的衍射效率

3.5 金纳米粒子掺杂全息光栅的电光响应特性

3.5.1以KCD 为光敏剂的全息光栅的电光响应特性

3.5.2以RB 为光敏剂的全息光栅的电光响应特性

3.6 角度选择性

3.7 金纳米粒子对全息光栅形貌的影响

4 全文总结

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的文章