C06：電光材料

1、現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論電光材料電光材料現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論電光材料發(fā)展電光材料發(fā)展電光材料電光材料非線性光學(xué)材料非線性光學(xué)材料激光激光現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論發(fā)展發(fā)展1916 年，年，A. Einstein 提出的感應(yīng)輻射的概念提出的感應(yīng)輻射的概念 1954 年，年，C. H. Townes 等將這一概念應(yīng)用到微波放大與等將這一概念應(yīng)用到微波放大與 振蕩，以后形成了量子電子學(xué)這門新的學(xué)科振蕩，以后形成了量子電子學(xué)這門新的學(xué)科 1958 年，年，A. L. Schawlow 等分析了通過受激發(fā)射進(jìn)行光等分析了通過受激發(fā)射進(jìn)行光 頻和近光頻區(qū)域電磁波振蕩與放大的可能性，頻和近光頻區(qū)域電磁波振

2、蕩與放大的可能性， 提出了選擇激活介質(zhì)和激勵(lì)方法的具體設(shè)想提出了選擇激活介質(zhì)和激勵(lì)方法的具體設(shè)想 1960 年，年，T. H. Mainman 研制成功了世界第一臺(tái)人造研制成功了世界第一臺(tái)人造 紅寶石脈沖激光器紅寶石脈沖激光器 從此以后從此以后,量子電子學(xué)便進(jìn)入了光頻階段，量子電子學(xué)便進(jìn)入了光頻階段，同時(shí)促成了激光晶體材料科學(xué)迅猛地向前發(fā)展同時(shí)促成了激光晶體材料科學(xué)迅猛地向前發(fā)展 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論發(fā)展發(fā)展這就是當(dāng)時(shí)國際上十分著名的第一次激光倍頻實(shí)驗(yàn)，這就是當(dāng)時(shí)國際上十分著名的第一次激光倍頻實(shí)驗(yàn)，開辟了非線性光學(xué)及其晶體材料科學(xué)發(fā)展的新紀(jì)元。開辟了非線性光學(xué)及其晶體材料科學(xué)發(fā)展的新紀(jì)元。

3、 石英晶體石英晶體1961 年，年，P. A. Frank 首次將紅寶石晶體所發(fā)出的首次將紅寶石晶體所發(fā)出的 激光束入射到石英激光束入射到石英(-SiO2) 晶體上晶體上694. 3nm347. 2nm694. 3nm現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論發(fā)展發(fā)展非線性光學(xué)的早期工作可以追溯到非線性光學(xué)的早期工作可以追溯到1906年泡克年泡克耳斯效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和耳斯效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和1929年克爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)年克爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)新的非線性光學(xué)效應(yīng)大量而迅速地出現(xiàn)新的非線性光學(xué)效應(yīng)大量而迅速地出現(xiàn)一方面還在繼續(xù)發(fā)現(xiàn)一些新的非線性光學(xué)效應(yīng)，一方面還在繼續(xù)發(fā)現(xiàn)一些新的非線性光學(xué)效應(yīng)，另一方面則主要致力于對(duì)已發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)進(jìn)行更另一方

4、面則主要致力于對(duì)已發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)進(jìn)行更深入的了解，以及發(fā)展各種非線性光學(xué)器件深入的了解，以及發(fā)展各種非線性光學(xué)器件 非線性光學(xué)日趨成熟的時(shí)期非線性光學(xué)日趨成熟的時(shí)期三三個(gè)個(gè)階階段段196119651965196970年代至今年代至今現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論非線性光學(xué)晶體非線性光學(xué)晶體無機(jī)非線性光學(xué)晶體無機(jī)非線性光學(xué)晶體有機(jī)非線性光學(xué)晶體有機(jī)非線性光學(xué)晶體半有機(jī)機(jī)非線性光學(xué)晶體半有機(jī)機(jī)非線性光學(xué)晶體現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論目錄目錄有機(jī)聚合物電光材料有機(jī)聚合物電光材料相關(guān)企業(yè)相關(guān)企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)論展望結(jié)論展望基本概念基本概念無機(jī)電光晶體無機(jī)電光晶體現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論何謂電光材料何謂電光材料

5、電光效應(yīng)電光效應(yīng) 電光材料電光材料 主要性能 物質(zhì)的折射率因外加電場而物質(zhì)的折射率因外加電場而發(fā)生變化的現(xiàn)象為發(fā)生變化的現(xiàn)象為電光效應(yīng)電光效應(yīng)偏振方向改變偏振方向改變現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論電光效應(yīng)電光效應(yīng) 折射率和電場的關(guān)系：折射率和電場的關(guān)系：由一次項(xiàng)引起的變化稱為Pockels效應(yīng)（一級(jí)電光效應(yīng)）由二次項(xiàng)引起的變化稱為Keer效應(yīng)（二級(jí)電光效應(yīng)）n=n0+aE+bE 2312cnn r E 一級(jí)電光效應(yīng)一級(jí)電光效應(yīng) 二級(jí)電光效應(yīng)二級(jí)電光效應(yīng) 2nK E 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論半波電壓半波電壓Vv 半波電壓半波電壓V反映電光晶體性能優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)反映電光晶體性能優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù) 定

6、義定義：表示當(dāng)所加電壓使所誘發(fā)的尋常光和表示當(dāng)所加電壓使所誘發(fā)的尋常光和 非尋常光的相位差達(dá)非尋常光的相位差達(dá)180的電壓值的電壓值 晶體的電光系數(shù)晶體的電光系數(shù) 因此，精確的測定半波電壓值，因此，精確的測定半波電壓值， 對(duì)研究新型電光晶體材料極為重要對(duì)研究新型電光晶體材料極為重要 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論分類分類電光材料電光材料 無機(jī)電光晶體無機(jī)電光晶體有機(jī)聚合物電有機(jī)聚合物電光材料光材料現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論無機(jī)電光晶體無機(jī)電光晶體無機(jī)電光晶體無機(jī)電光晶體 晶體類型晶體類型 KDP型型立方鈣立方鈣鈦礦型鈦礦型閃鋅礦閃鋅礦型型鎢青銅鎢青銅型型鐵電型鐵電型現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論無機(jī)電光晶體

7、無機(jī)電光晶體現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論居里點(diǎn)（居里溫度）居里點(diǎn)（居里溫度）指材料可以在指材料可以在鐵磁體鐵磁體和和順磁體順磁體之間改變的溫度之間改變的溫度低于居里點(diǎn)溫度低于居里點(diǎn)溫度高于居里點(diǎn)溫度高于居里點(diǎn)溫度物質(zhì)成為物質(zhì)成為鐵磁體鐵磁體，此時(shí)和材料有關(guān)的磁場很難改變，此時(shí)和材料有關(guān)的磁場很難改變物質(zhì)成為物質(zhì)成為順磁體順磁體，磁體的磁場很容易隨周圍磁場的改變而改變磁體的磁場很容易隨周圍磁場的改變而改變現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論鈮酸鋰（鈮酸鋰（LN）和鉭酸鋰）和鉭酸鋰(LT)晶體晶體采用采用熔體提拉法熔體提拉法，均可生長出大尺寸單晶，主要用，均可生長出大尺寸單晶，主要用于于光波導(dǎo)光波導(dǎo)、聲表面波聲表

8、面波、光開關(guān)光開關(guān)和和電光調(diào)制電光調(diào)制器等方面器等方面LN晶體最顯著的缺點(diǎn)：晶體最顯著的缺點(diǎn)：光損傷閥值太低光損傷閥值太低 摻入摻入MgO 將光損傷閥值提高到將光損傷閥值提高到100MW/cm2量級(jí)，但作為電光量級(jí)，但作為電光晶體材料來使用時(shí)，仍然具有較高的半波電壓，晶體材料來使用時(shí)，仍然具有較高的半波電壓，因而再使用時(shí)受到一定限制因而再使用時(shí)受到一定限制 材料在強(qiáng)光照射下受到材料在強(qiáng)光照射下受到不可逆損傷不可逆損傷的最小能量密度的最小能量密度 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論鉭鈮酸鉀（鉭鈮酸鉀（KTaxNb1-xO3）晶體）晶體(KTN)電光系數(shù)較大電光系數(shù)較大 半波電壓較低半波電壓較低 透光波段較

9、寬透光波段較寬 電光調(diào)制效果較好電光調(diào)制效果較好很有發(fā)展前景的很有發(fā)展前景的電光晶體材料電光晶體材料 目前尚無法生長優(yōu)質(zhì)大尺寸的目前尚無法生長優(yōu)質(zhì)大尺寸的KTN晶體晶體 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論氯化亞銅（氯化亞銅（CuCl）晶體）晶體顯著特點(diǎn)：顯著特點(diǎn)：透過波長寬透過波長寬（0.420.5m）. 10.6m的紅外波段調(diào)制器的紅外波段調(diào)制器晶體內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)變，進(jìn)行晶體退火也很難完全消除晶體內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)變，進(jìn)行晶體退火也很難完全消除 凝膠法凝膠法 CuCl晶體光學(xué)質(zhì)量高，但很難生長大尺寸的晶體晶體光學(xué)質(zhì)量高，但很難生長大尺寸的晶體 由于生長高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸由于生長高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸CuCl晶

10、體晶體 的困難，的困難，阻礙的該種晶體的應(yīng)用與推廣阻礙的該種晶體的應(yīng)用與推廣從熔體中從熔體中 直接生長直接生長.407 .纖維鋅礦結(jié)構(gòu)型纖維鋅礦結(jié)構(gòu)型. 閃鋅礦結(jié)構(gòu)型閃鋅礦結(jié)構(gòu)型 .相變點(diǎn)相變點(diǎn) 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論磷酸鈦氧鉀（磷酸鈦氧鉀（KTP）晶體）晶體性能優(yōu)良，主要用作性能優(yōu)良，主要用作光波導(dǎo)材料光波導(dǎo)材料、電光調(diào)制器材料電光調(diào)制器材料 水熱法水熱法 價(jià)格比價(jià)格比LN晶體貴的多，推廣應(yīng)用受到價(jià)格的限制晶體貴的多，推廣應(yīng)用受到價(jià)格的限制 高溫熔鹽法高溫熔鹽法 電導(dǎo)率太大，電導(dǎo)率太大，10-7/*cm數(shù)量級(jí)，不能應(yīng)用數(shù)量級(jí)，不能應(yīng)用 北京人工晶體研究北京人工晶體研究所所10-10/*cm

11、達(dá)到了制作電光器件技術(shù)指標(biāo)要求達(dá)到了制作電光器件技術(shù)指標(biāo)要求 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論磷酸二氘鉀（磷酸二氘鉀（DKDP）晶體）晶體廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于激光變頻激光變頻、電光調(diào)制電光調(diào)制和和光快速開關(guān)光快速開關(guān)等高技術(shù)領(lǐng)域等高技術(shù)領(lǐng)域重水（重水（D2O）溶液緩慢降溫法）溶液緩慢降溫法 同位素（同位素（H-D)效應(yīng)影響效應(yīng)影響單斜相雜晶單斜相雜晶 生長速度慢生長速度慢 生長周期長生長周期長 較大的電光系數(shù)較大的電光系數(shù) 高的光損傷閾值高的光損傷閾值 低的光學(xué)吸收低的光學(xué)吸收 高的光學(xué)均勻性高的光學(xué)均勻性 良好的透過波段良好的透過波段 能生長出高光學(xué)質(zhì)量的大尺寸單晶能生長出高光學(xué)質(zhì)量的大尺寸單晶 D

12、KDP晶體易于晶體易于潮解潮解，需要較高的晶體加工工藝技術(shù)，需要較高的晶體加工工藝技術(shù) 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論無機(jī)電光晶體無機(jī)電光晶體總的看來，人們發(fā)現(xiàn)的電光晶體的品種雖然不少，但總的看來，人們發(fā)現(xiàn)的電光晶體的品種雖然不少，但真正能滿足各種技術(shù)并符合指真正能滿足各種技術(shù)并符合指 標(biāo)要求標(biāo)要求的卻不多的卻不多有機(jī)聚合物電光材料有機(jī)聚合物電光材料 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論有機(jī)聚合物電光材料有機(jī)聚合物電光材料N 為生色團(tuán)分子的數(shù)密度為生色團(tuán)分子的數(shù)密度,為分子二階為分子二階NLO 系數(shù)系數(shù)(也稱作一階超極化率也稱作一階超極化率) , f () 和和f 0 為局域光場修正因子為局域光場修正因子, c

13、os3為取向因子為取向因子,為偶極矩為偶極矩, k 為為Boltzmann 常數(shù)常數(shù), T 為極化溫度。為極化溫度。具有具有足夠大的電光活性足夠大的電光活性( r33 100pmPV) 以實(shí)現(xiàn)較低的半波電位以實(shí)現(xiàn)較低的半波電位V ( 1V) ; 在工作波段在工作波段(113115m) 具有具有低的光損耗低的光損耗 ( 1dB ,包括吸收和散射損耗包括吸收和散射損耗) ;具有具有良好的熱取向良好的熱取向、化學(xué)及光化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)及光化學(xué)穩(wěn)定性定義：定義：在高分子材料中通過在高分子材料中通過摻雜摻雜或或化學(xué)鍵合化學(xué)鍵合引入引入生色團(tuán)分子生色團(tuán)分子, 在強(qiáng)電場作用下在強(qiáng)電場作用下,使分子偶極沿電場方向

14、取向并被凍結(jié)使分子偶極沿電場方向取向并被凍結(jié), 使聚合物材料顯示統(tǒng)計(jì)意義上的宏觀非中心對(duì)稱使聚合物材料顯示統(tǒng)計(jì)意義上的宏觀非中心對(duì)稱, 從而在強(qiáng)光作用下顯示二階非線性光學(xué)材料特性從而在強(qiáng)光作用下顯示二階非線性光學(xué)材料特性現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論分類（生色團(tuán)的包含方式）分類（生色團(tuán)的包含方式）有機(jī)聚合物電光材料有機(jī)聚合物電光材料 樹樹枝枝型型摻摻雜雜型型側(cè)側(cè)鏈鏈型型互互穿穿網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)型型主主鏈鏈型型交交聯(lián)聯(lián)型型生色團(tuán)的包含方式生色團(tuán)的包含方式 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論制備方法制備方法生色團(tuán)的設(shè)計(jì)生色團(tuán)的設(shè)計(jì) 高分子體系的設(shè)計(jì)高分子體系的設(shè)計(jì) 有機(jī)聚合物電光材料的設(shè)計(jì)有機(jī)聚合物電光材料的設(shè)計(jì) 現(xiàn)現(xiàn)代

15、代化化學(xué)學(xué)選選論論生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成 指含有能對(duì)指含有能對(duì)光輻射產(chǎn)生吸收光輻射產(chǎn)生吸收、能躍遷能躍遷的不飽和基的不飽和基團(tuán)的分子例如，團(tuán)的分子例如，C=CC=O，-N=N- ，-CN-等等 生色團(tuán)生色團(tuán) 電子給體電子給體 電子受體電子受體 提高其提高其或或 主要目標(biāo)主要目標(biāo) 生色團(tuán)生色團(tuán)通常是通常是一維電荷轉(zhuǎn)移分子一維電荷轉(zhuǎn)移分子,即在適當(dāng)?shù)募丛谶m當(dāng)?shù)墓曹椆曹棙騼啥私由想娮咏o體橋兩端接上電子給體(D)和受體和受體(A) 形成形成DA 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成給體給體二芳基胺二芳基胺 可以使生色團(tuán)的可以使生色團(tuán)的熱穩(wěn)定

16、性顯著提高熱穩(wěn)定性顯著提高,而而雖略有降低但仍可以保持雖略有降低但仍可以保持在相同數(shù)量級(jí)的水平上在相同數(shù)量級(jí)的水平上最近報(bào)道的一些新型給體基團(tuán)最近報(bào)道的一些新型給體基團(tuán), 如如三苯基膦氮三苯基膦氮、二茂鐵二茂鐵等等,同時(shí)具有同時(shí)具有較高的較高的值值和和良好的穩(wěn)定性良好的穩(wěn)定性,頗具發(fā)展?jié)摿︻H具發(fā)展?jié)摿ΜF(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成受體受體三氰基乙烯基三氰基乙烯基受體曾被認(rèn)為是最有效的一類受體曾被認(rèn)為是最有效的一類,通常能使生色團(tuán)具有通常能使生色團(tuán)具有很高的電光活性很高的電光活性化學(xué)穩(wěn)定性較差化學(xué)穩(wěn)定性較差 因此因此,近幾年的研究集中在通過引入近幾年的研究集

17、中在通過引入“保護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)結(jié)構(gòu)”來提高穩(wěn)定來提高穩(wěn)定性性目前最成功的結(jié)目前最成功的結(jié) 構(gòu)改進(jìn)當(dāng)數(shù)構(gòu)改進(jìn)當(dāng)數(shù)Dalton 等引入的等引入的 三氰基呋喃受體基團(tuán)三氰基呋喃受體基團(tuán)帶有這類受體的生色團(tuán)通常帶有這類受體的生色團(tuán)通常 具有理想的綜合性能具有理想的綜合性能,擁有擁有良好的熱穩(wěn)定性良好的熱穩(wěn)定性和和很高的光學(xué)非線性很高的光學(xué)非線性改進(jìn)改進(jìn) 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成生色團(tuán)的分子設(shè)計(jì)與合成結(jié)構(gòu)修飾結(jié)構(gòu)修飾許多具有高許多具有高值值的生色團(tuán)分子引入到高的生色團(tuán)分子引入到高 分子體系中后并分子體系中后并不能不能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的高電光系數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的高電光系數(shù)根本原因根本原因生色團(tuán)生色團(tuán)偶

18、極偶極之間的之間的相互作用相互作用解決問題解決問題在生色團(tuán)的周邊接上在生色團(tuán)的周邊接上大的位大的位阻基團(tuán)阻基團(tuán),可以降低分子間的偶可以降低分子間的偶極作用極作用,從而從而提高電光系數(shù)提高電光系數(shù) 引入引入樹枝化結(jié)構(gòu)樹枝化結(jié)構(gòu)可以更可以更有效地分隔生色團(tuán)分有效地分隔生色團(tuán)分子子,顯著提高極化效率顯著提高極化效率優(yōu)化優(yōu)化 這種靜電作用會(huì)使生色這種靜電作用會(huì)使生色團(tuán)團(tuán)傾向于中心對(duì)稱的宏觀排傾向于中心對(duì)稱的宏觀排列列,從而從而極大影響電光系數(shù)極大影響電光系數(shù),而且生色團(tuán)偶極矩越大、濃而且生色團(tuán)偶極矩越大、濃度越高度越高,問題就越嚴(yán)重問題就越嚴(yán)重現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的

19、設(shè)計(jì)與合成 -主客體摻雜體系主客體摻雜體系 v主客體摻雜體系主客體摻雜體系 生色團(tuán)客體生色團(tuán)客體 聚合物主體聚合物主體 溶溶于于當(dāng)生色團(tuán)超過一定數(shù)量時(shí)當(dāng)生色團(tuán)超過一定數(shù)量時(shí),易發(fā)生易發(fā)生積聚積聚,產(chǎn)生產(chǎn)生相分離相分離,增大光損耗增大光損耗,因而生色團(tuán)因而生色團(tuán)的摻雜含量不高的摻雜含量不高,難以實(shí)現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)理想的電光系數(shù)。理想的電光系數(shù)。 最大特點(diǎn)：最大特點(diǎn)：制備簡單制備簡單 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論Tg：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 聚喹啉聚喹啉 目前應(yīng)用得最廣泛的主體材料是目前應(yīng)用得最廣泛的主體材料是非晶聚碳酸酯非晶聚碳酸酯和和PQAPC 具有具有適中的適中的Tg (205 ) 和和較低的介

20、電常數(shù)較低的介電常數(shù),而且與許而且與許多高多高生色團(tuán)生色團(tuán)相容性良好相容性良好。 高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成 -主客體摻雜體系主客體摻雜體系 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-側(cè)鏈型電光高分子側(cè)鏈型電光高分子 v側(cè)鏈型電光高分子側(cè)鏈型電光高分子 生色團(tuán)側(cè)鏈生色團(tuán)側(cè)鏈 聚合物主鏈聚合物主鏈 鍵合鍵合 可以顯著增大生色團(tuán)的可以顯著增大生色團(tuán)的含量含量,提高取向穩(wěn)定性提高取向穩(wěn)定性 較差的加工性能較差的加工性能、較高的極化較高的極化溫度溫度和和較低的極化效率較低的極化效率,阻礙了阻礙了側(cè)鏈型高分子體系的實(shí)用化側(cè)鏈型高分子體系的實(shí)用化近年來關(guān)于高分

21、子體系的研究近年來關(guān)于高分子體系的研究,大多是在主鏈中大多是在主鏈中引入柔性基團(tuán)以改善其引入柔性基團(tuán)以改善其溶解溶解和和成膜性能成膜性能,如引入如引入酰胺鍵、醚鍵、酯鍵酰胺鍵、醚鍵、酯鍵 和氨酯鍵和氨酯鍵 等等 優(yōu)優(yōu)缺缺現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論新型聚酯酰亞胺新型聚酯酰亞胺(PEI)可溶于各種極性溶劑和一些常規(guī)的低沸點(diǎn)溶劑可溶于各種極性溶劑和一些常規(guī)的低沸點(diǎn)溶劑,具有具有理想的熱性能理想的熱性能( Tg = 186229 , Td = 283301 ) 和和成膜性能成膜性能分解溫度分解溫度 高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-側(cè)鏈型電光高分子側(cè)鏈型電光高分子 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高

22、分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-主鏈型電光高分子主鏈型電光高分子 v主鏈型電光高分子主鏈型電光高分子 生色團(tuán)分子生色團(tuán)分子 高分子主鏈高分子主鏈 可進(jìn)一步可進(jìn)一步提高取向穩(wěn)定性提高取向穩(wěn)定性 加工性能欠佳加工性能欠佳,溶解性、溶解性、 極化極化效率和耐熱性很難同時(shí)優(yōu)化效率和耐熱性很難同時(shí)優(yōu)化 整個(gè)引入整個(gè)引入 優(yōu)優(yōu)缺缺現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論為了解決上述問題為了解決上述問題,在高分子主鏈中引在高分子主鏈中引入入二維電荷轉(zhuǎn)移生二維電荷轉(zhuǎn)移生色團(tuán)色團(tuán),得到了得到了 形形高分子高分子 高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-主鏈型電光高分子主鏈型電光高分子 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論

23、高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-交聯(lián)型電光高分子交聯(lián)型電光高分子 v交聯(lián)型電光高分子交聯(lián)型電光高分子 通過通過熱交聯(lián)熱交聯(lián)或或光交聯(lián)光交聯(lián)來增強(qiáng)來增強(qiáng)高分子鏈的相互作用高分子鏈的相互作用 可以有效地可以有效地抑制生色團(tuán)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)抑制生色團(tuán)的自由轉(zhuǎn)動(dòng),提高取向穩(wěn)定性提高取向穩(wěn)定性 熱交聯(lián)熱交聯(lián)光交聯(lián)光交聯(lián)可以用可以用掩膜法掩膜法在聚在聚合物局部區(qū)域合物局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實(shí)現(xiàn)選擇性極化與交聯(lián)選擇性極化與交聯(lián),提供聚合物薄膜的提供聚合物薄膜的圖案化處理圖案化處理 高溫下進(jìn)行熱處理高溫下進(jìn)行熱處理,固化速度慢固化速度慢,甚至有可能甚至有可能導(dǎo)致生色團(tuán)導(dǎo)致生色團(tuán)分解或升華分解或升華 現(xiàn)現(xiàn)代代化化

24、學(xué)學(xué)選選論論近年來研究較多的交聯(lián)近年來研究較多的交聯(lián)體系包括體系包括環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂、PI 、PU等。其中等。其中,性能較為性能較為突出的是突出的是:將正己基修飾的將正己基修飾的CLD 生色團(tuán)鍵合到交聯(lián)的生色團(tuán)鍵合到交聯(lián)的PU 網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)中 高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-交聯(lián)型電光高分子交聯(lián)型電光高分子 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-互穿網(wǎng)絡(luò)型電光高分子互穿網(wǎng)絡(luò)型電光高分子v互穿網(wǎng)絡(luò)型電光高分子（互穿網(wǎng)絡(luò)型電光高分子（IPN）兩種或兩種以上高分子鏈兩種或兩種以上高分子鏈互相纏結(jié)互相纏結(jié)形成互相貫穿的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成互相貫穿的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 有利于各

25、組分之間實(shí)現(xiàn)良好的有利于各組分之間實(shí)現(xiàn)良好的協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng) 其中每一高分子的移動(dòng)都其中每一高分子的移動(dòng)都受阻受阻于不同網(wǎng)絡(luò)間的纏結(jié)于不同網(wǎng)絡(luò)間的纏結(jié),在限制已在限制已取向取向NLO 生色團(tuán)的松弛方面有生色團(tuán)的松弛方面有巨大潛力巨大潛力因而因而,用用IPN 結(jié)構(gòu)來結(jié)構(gòu)來改善改善 取向穩(wěn)定性取向穩(wěn)定性已成為電光材料研究的一個(gè)新途徑已成為電光材料研究的一個(gè)新途徑 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論ASD 和功能化的和功能化的PI或馬來酰亞胺制備了多種新型或馬來酰亞胺制備了多種新型IPN 體系體系 高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-互穿網(wǎng)絡(luò)型電光高分子互穿網(wǎng)絡(luò)型電光高分子現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高

26、分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-樹枝型電光體系樹枝型電光體系v樹枝狀電光體系樹枝狀電光體系在引入的樹枝狀基團(tuán)中在引入的樹枝狀基團(tuán)中采用鹵素原子采用鹵素原子(通常是氟通常是氟) 或或氘原子取代氫原子氘原子取代氫原子,還可以還可以降低工作波段的光學(xué)損耗降低工作波段的光學(xué)損耗 新型的電光高分子材料體系新型的電光高分子材料體系 引入樹枝狀結(jié)構(gòu)引入樹枝狀結(jié)構(gòu) 不僅可以有效地不僅可以有效地抑制生色團(tuán)偶極間的相抑制生色團(tuán)偶極間的相 互作用互作用,還可還可以以提高化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性提高化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性,改善溶解性和加工性能改善溶解性和加工性能 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子

27、體系的設(shè)計(jì)與合成-樹枝狀電光體系樹枝狀電光體系含多個(gè)生色團(tuán)的交聯(lián)型樹枝狀電光大分子含多個(gè)生色團(tuán)的交聯(lián)型樹枝狀電光大分子 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-樹枝化電光高分子樹枝化電光高分子 v樹枝化電光高分子樹枝化電光高分子 側(cè)鏈型電光高分子側(cè)鏈型電光高分子 引入樹枝狀結(jié)構(gòu)引入樹枝狀結(jié)構(gòu) 樹枝化電光高分子樹枝化電光高分子 這類體系綜合了線這類體系綜合了線 性聚合物性聚合物良好的加工性能良好的加工性能和樹和樹 枝狀大枝狀大分子分子較高的極化效率較高的極化效率,而且而且相比于后兩者相比于后兩者,樹枝化電光樹枝化電光高分子具有高分子具有更好的結(jié)構(gòu)設(shè)更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活

28、性計(jì)靈活性 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論高分子體系的設(shè)計(jì)與合成高分子體系的設(shè)計(jì)與合成-樹枝化電光高分子樹枝化電光高分子 高度樹枝化的高度樹枝化的側(cè)鏈型側(cè)鏈型CLD-聚苯乙烯聚苯乙烯 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域Q開關(guān)開關(guān) 電光偏轉(zhuǎn)器電光偏轉(zhuǎn)器 電光調(diào)制器電光調(diào)制器 光掃描、光存儲(chǔ)、光顯示、光掃描、光存儲(chǔ)、光顯示、光波導(dǎo)材料光波導(dǎo)材料電電光光材材料料應(yīng)應(yīng)用用液晶液晶 現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域-Q開關(guān)開關(guān)DKDPDKDP晶體盒晶體盒紅寶石激光晶體紅寶石激光晶體現(xiàn)現(xiàn)代代化化學(xué)學(xué)選選論論應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域-電光調(diào)制器電光調(diào)制器電光調(diào)制電光調(diào)制：利用電光效應(yīng)對(duì)光束進(jìn)行調(diào)制的過程：利用電光效應(yīng)對(duì)光束進(jìn)行調(diào)制的過程縱向調(diào)制縱向調(diào)制橫向調(diào)制橫向調(diào)制電場方向電場方向平行平行與光的傳播方向與光的傳播方向電場方向電場方向垂直垂直與