非共价键修饰的碳纳米管光限幅特性研究及器件制备

摘要

本文主要研究了碳纳米管材料的有效分散及其分散悬浮液的光限幅特性，并进行了相关实验。试验中选择了两种离子液体表面活性剂作为分散试剂，采用超声-离心-超声等多种手段进行分散，并通过SEM场扫描电镜和傅里叶红外光谱仪来分析研究悬浮液的稳定性。自行设计了光限幅实验过程，测定了光限幅材料的限幅效果，绘制了光限幅特性曲线，并从试验现象和试验结果分析了碳纳米管悬浮液的光限幅机理。
　　 第一章绪论对光限幅技术做了简介，介绍了碳纳米管材料的分散现状，并讲述了光限幅技术的国内外研究状况。第二章从线性机理到非线性机理介绍了现有的光限幅原理，重点讲述了非线性散射、非线性吸收(双光子吸收(TPA)、反饱和吸收(RSA)、激发态吸收(ESA)、自由载流子吸收(FCA))及非线性折射。第三章介绍了光限幅材料。从传统的线性光限幅材料到现在热门研究的非线性光限幅材料，以及电致变色材料，并分析了各种材料优缺点。重点讲述碳纳米管材料的研究及使用情况。第四章为实验过程，包括不同分散剂用于碳纳米管分散的详细实验过程，以及分散液稳定性测试实验、碳纳米管分散液的光限幅特性实验。给出了实验结论和光限幅特性曲线，分析了不同分散剂对碳纳米管材料的限幅影响，最后分析了负压环境提高光限幅效果的可能。
　　 实验结果表明，对碳纳米管的分散非常有效，SEM电镜图显示的碳纳米管表面被离子液体表面活性剂分子缠绕，易容于水溶液的基团会拉动碳纳米管向溶液的延伸，碳纳米管表面的疏水力会使得不易溶的部分更好的分散。光能量传输曲线表明碳纳米管悬浮液确实有较好的光限幅效果，同时也证明了负压环境对光限幅存在贡献。碳纳米管悬浮液的限幅机理不仅是非线性吸收，还存在非线性散射效应。
　　 本文主要创新点:
　　 1.用离子液体表面活性剂成功实现了对碳纳米管的分散，通过物理方法实现了对多壁碳纳米管的非共价键修饰，最终形成非常稳定的碳纳米管悬浮液。
　　 2.引入了负压环境，实验表明负压环境对光限幅存在不同重度的贡献。负压的引入会改变液体内的微气泡形态变化，以此分析了离子液体表面活性剂分散后的碳纳米管悬浮液限幅机理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 光限幅简介

1．1．1 光限幅原理

1．1．2 光限幅现有技术

1．1．3 强光对光学材料的破坏机理

1．2 碳纳米管的分散

1．3 光限幅技术国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容及意义

第二章 光限幅机理

2．1 引言

2．2 非线性散射

2．3 非线性反射

2．4 非线性吸收

2．4．1 双光子吸收(TPA)

2．4．2 反饱和吸收机理(RSA)

2．4．3 激发态吸收(ESA)

2．4．4 自由载流子吸收(FCA)

2．5 非线性折射机理

2．6 本章小结

第三章 光限幅材料

3．1 引言

3．2 线性光限幅材料

3．3 非线性光限幅材料

3．4 碳纳米管材料

3．5 本章小结

第四章 碳纳米管光限幅特性实验研究

4．1 碳纳米管的分散

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．1．3 分散步骤

4．1．4 样品分散结果表征

4．2 碳纳米管悬浮液光限幅实验

4．2．1 实验仪器

4．2．2 实验步骤

4．3 本章小结

第五章 全文总结与展望

5．1 全文总结

5．2 光限幅技术展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢