PDMS基磁响应薄膜的制备、表征及应用研究

摘要

有机无机纳米复合材料已经成为当今材料学的研究热点，在电子学、光学、机械等领域表现出良好的应用前景。有些有机无机复合材料可在外界的刺激下产生可逆的性能改变，例如光致变色，磁致伸缩等。经过大量文献调研发现，目前对于具有磁响应的有机无机复合薄膜材料的相关研究还很少。
　　在本论文中，我们制备出一系列具有磁响应的有机无机复合光学薄膜。在第一部分，我们将粒径为20nm的Fe3O4纳米颗粒掺入PDMS中，制备出各向同性、链状各向异性和短棍状各向异性的PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜。各向异性的薄膜光学透过率高于各向同性的薄膜。在相同Fe3O4纳米颗粒的含量下，短棍状各向异性PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜的光学透过率高于其它两种微结构薄膜，并且随着Fe3O4纳米颗粒的含量的增加，这种差异逐渐增大。在Fe3O4纳米颗粒含量较高的情况下，我们可以制备出具有较高透明度且良好磁学性能的PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜，其在外磁场作用下可以产生应变。我们又从理论上分析得出施加外磁场可以影响PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜的折射率。
　　在第二部分中，我们将粒径均为50nm的Ni和Fe分别掺入PDMS中，制备出各向同性、链状各向异性和短棍状各向异性的 PDMS-Ni磁响应光学薄膜以及PDMS-Fe磁响应光学薄膜。由于颗粒的磁导率不同，PDMS基磁响应光学薄膜的在制备过程中，颗粒聚集形成的微观组织存在着差异，PDMS-Ni磁响应光学薄膜中的链状(或柱状)微结构略粗于 PDMS-Fe磁响应光学薄膜，并且其光学透过率相对较低。我们从理论上分析出不同材料颗粒也可能会对 PDMS基磁响应薄膜折射率的影响不同。
　　PDMS常被用来在其表面制作微结构，例如，正弦微结构，微透镜阵列等。但都通过机械驱动使微结构发生变形，易受磨损。我们制作出的PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜正弦微结构的周期大约为几微米到十几微米，振幅为几十纳米到几百纳米。随着紫外臭氧处理时间和Fe3O4纳米颗粒含量的增加，PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜正弦微结构的周期和振幅增加。在磁场作用下可以产生应变。此外，本文还设计出了PDMS-Fe3O4磁响应薄膜微透镜阵列。我们应用磁力驱动代替机械驱动，拓展了此类微结构的应用范围，例如，磁控调节光学透过率，磁控调节润湿性等。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景及意义

1.2 相关领域的研究现状

1.3 课题的主要工作

第二章PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4本章小结

第三章 不同磁性颗粒的PDMS基磁响应光学薄膜

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 PDMS基磁响应薄膜正弦型微结构

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 PDMS-Fe3O4磁响应薄膜微透镜阵列的设计

5.1引言

5.2 PDMS-Fe3O4磁响应微透镜阵列的设计

5.3 本章小结

第六章 总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果