功能高分子材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用

1、功能高分子材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用主要 液晶材料 電致發(fā)光材料 閃爍體材料 有機非線性光學(xué)材料 光導(dǎo)纖維材料 光致變色材料 什么叫液晶？ 液晶是兼具液體及晶體的相。 液體：可流動，構(gòu)成之基本個體可自由活動。 晶體：分子排列有序，構(gòu)成之個體幾乎無法移動。定義：一些物質(zhì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)熔融或溶解之后雖然變?yōu)榱司哂辛鲃有缘囊簯B(tài)物質(zhì)，但結(jié)構(gòu)上仍保存一維或二維有序排列，在物理性質(zhì)上呈現(xiàn)各向異性，形成兼有部分晶體和液體性質(zhì)的過渡狀態(tài)，稱為液晶態(tài)。液晶的分類： 向列型液晶 棒狀分子都以相同的方向排列，每個分子在長軸方向比較自由的移動，不存在層狀結(jié)構(gòu)。 近晶型液晶 棒狀分子排列成層狀，分子相互平行排列與層大致垂直。 膽

2、甾相液晶 分子在層面內(nèi)與向列型液晶一樣呈平行排列但是長軸取向由少有些差異，整個液晶形成螺旋狀。常見的液晶分子早期的液晶大多是剛性棒狀的早期的液晶大多是剛性棒狀的分子中分子中 中心橋鍵的結(jié)構(gòu)與液晶性能密切相關(guān)中心橋鍵的結(jié)構(gòu)與液晶性能密切相關(guān)后期發(fā)現(xiàn)的無后期發(fā)現(xiàn)的無中心橋鍵，對光、電中心橋鍵，對光、電具有具有高高的穩(wěn)定性，粘度特別低的穩(wěn)定性，粘度特別低 的液晶分子的液晶分子液晶材料的應(yīng)用：u 利用液晶材料的電光效應(yīng)顯示器件各種感應(yīng)器u利用液晶的各向異性應(yīng)用于化學(xué)作為有序溶劑在高分子纖維生產(chǎn)中的應(yīng)用氣相色譜固定液液晶顯示器（ Liquid Crystal Display）優(yōu)點：耗能小，一臺液晶電視只

3、需四節(jié)電池就可以使用幾小時，而普通電視50W左右。驅(qū)動電壓低，一般1-3V 電視顯示管電壓萬伏光致顯色，所以在較強光線下可以清晰顯色。液晶液晶材料的應(yīng)用材料的應(yīng)用大尺寸大尺寸中小尺寸中小尺寸20世紀世紀21世紀世紀擬紙化更加方便更加方便高解析度更佳更佳顯示顯示效果效果圖像電影圖像電影書籍檔案書籍檔案顯示器需求趨勢顯示器需求趨勢電致發(fā)光：是指發(fā)光材料在電場作用下，受到電流和電場的激發(fā)而發(fā)光的現(xiàn)象，它是一個將電能直接轉(zhuǎn)化為光能的一種發(fā)光過程。 電致發(fā)光材料被廣泛應(yīng)用于圖像顯示、信息處理和通訊等領(lǐng)域。在過去的相當(dāng)長的一段時間里，幾乎所有的電致發(fā)光器件都是在p-n 結(jié)無機半導(dǎo)體發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上制造的

4、，如磷化鎵（GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（GaAIAs）發(fā)光二極管 。電致發(fā)光材料點式LED字段式LED點陣式LED光柱式LED白色LED照明燈地磚燈禮品燈手電筒 1. 低發(fā)光效率2. 不能大面積平板顯示 3.發(fā)光顏色不易調(diào)節(jié) 4.較難實現(xiàn)全色發(fā)光，尤其是藍光5.復(fù)雜的制備工藝存在的問題無機半導(dǎo)體 上世紀 60 年代人們開始關(guān)注有機電致發(fā)光現(xiàn)象，在無數(shù)前輩們的辛苦研究的基礎(chǔ)上，香港的美籍華裔教授鄧青云，發(fā)現(xiàn)了新的有機光電材料OLED,即有機發(fā)光二級管（Organic Light-Emitting Diode)OLED結(jié)構(gòu)原理圖 OLEDOLED的分類方法：的分類

5、方法：u按有機發(fā)光材料分子量大小分類：按有機發(fā)光材料分子量大小分類：小分子小分子OLEDOLED： 一般用蒸鍍的方法一般用蒸鍍的方法聚合物聚合物L(fēng)EDLED（PLEDPLED）：）： 一般用甩膜，噴墨打印等方法。一般用甩膜，噴墨打印等方法。u根據(jù)驅(qū)動電路與基板的關(guān)系分類：根據(jù)驅(qū)動電路與基板的關(guān)系分類：無源驅(qū)動（無源驅(qū)動（PMOLEDPMOLED）與無源驅(qū)動相關(guān)的有陰極隔離柱技術(shù)與無源驅(qū)動相關(guān)的有陰極隔離柱技術(shù)有源驅(qū)動（有源驅(qū)動（AMOLEDAMOLED）與有源驅(qū)動相關(guān)的有低溫多晶硅技術(shù)與有源驅(qū)動相關(guān)的有低溫多晶硅技術(shù)OLED的特點 OLED從理論的角度來說可以提供真正像紙一樣薄的顯示從理論的角

6、度來說可以提供真正像紙一樣薄的顯示器。而且是柔性的，可以嵌在衣服首飾等等。器。而且是柔性的，可以嵌在衣服首飾等等。 自發(fā)光，不需背光源，發(fā)光效率高自發(fā)光，不需背光源，發(fā)光效率高; 直流低電壓驅(qū)動、低功耗；直流低電壓驅(qū)動、低功耗； 具有快響應(yīng)特性具有快響應(yīng)特性(微秒級微秒級)； 寬視角寬視角(視角超過視角超過170度度)； 寬溫度特性（在寬溫度特性（在4070范圍內(nèi)都可正常工作）；范圍內(nèi)都可正常工作）； 結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。OLED的產(chǎn)品有機高分子閃爍體材料定義： 在輻射的作用下能夠發(fā)出短暫熒光或者磷光的物質(zhì)。 有機的閃爍體主要有蒽、聯(lián)苯等有機體。 目前發(fā)展的塑料熒光材料采用高聚物和熒光

7、物質(zhì)組成，其中高聚物在塑料閃爍體中起著溶解熒光物質(zhì)、吸收射線能量、傳遞能量和基質(zhì)作用。 目前塑料熒光體主要有聚苯乙烯、聚甲苯乙烯、聚二甲基苯乙烯、聚甲基丙酸甲脂、環(huán)氧樹脂等。 這些高分子有機熒光材料特點：發(fā)光衰減時間短、光自吸收小、容易加工成型等。有機高分子閃爍體材料的應(yīng)用有機非線性光學(xué)材料定義： 具有光學(xué)非線性特性的有機或高分子材料。具有大的二階非線性極化率，或在強激光作用下產(chǎn)生三階非線性極化響應(yīng)等非線性光學(xué)性質(zhì)。非線性光學(xué)機理 非線性光學(xué)效應(yīng)是指強相干光（如激光）在非線性介質(zhì)中傳播時，光波與物質(zhì)分子相互作用，其電場引起介質(zhì)產(chǎn)生的非線性極化效應(yīng)。非線性光學(xué)的重要價值 1960年激光器誕生以來

8、，非線性光學(xué)得到了飛躍發(fā)展。 以非線性光學(xué)為背景的光信息技術(shù)有許多優(yōu)點：并行性，高頻率，高帶寬，高密度，及耐電磁波雜音等。 21世紀高速度傳輸，處理及運算大容量信息，有賴于非線性光學(xué)在光技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。 非線性光學(xué)效應(yīng)對于發(fā)展全面固體光技術(shù)及其他光技術(shù)有著許多非常重要的作用.傳統(tǒng)的非線性光學(xué)材料 .磷酸二氫鉀(KDP) 釩酸釔(YVO4) 鉭酸鉀(KTaO3） 磷酸二氘鉀(KD*P) 白寶石(-Al2O3) LiNbO3 近來出現(xiàn)新的轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)質(zhì)的非線性光學(xué)材料 鈦酸鋇系列晶體 KTP(KTiOPO4) BBO(BaB2O4) LBO(LiB3O4) 到目前為止,實用的非線性光學(xué)材料產(chǎn)品都

9、是無機材料，主要是鐵電體及半導(dǎo)體。 高分子非線性光學(xué)材料的歷史 有機非線性材料始于上個世紀60年代。 1964年Rentzepis等人用紅寶石激光器觀察到苯并吡的二階高諧波； 同年Heilmeir等人觀察到烏洛托品晶體的二階高諧波 1968年Kurtz等人提出了粉末法半定量估計二階非線性諧波法。 1976年Sauteret等人預(yù)言三次諧波高分子體系的特點 響應(yīng)速度快，低于10皮秒 非常大的共振光學(xué)效應(yīng) 低的直流介電常數(shù)，使器件要求小的驅(qū)動電壓； 吸收系數(shù)低，僅為有機晶體及化合物半導(dǎo)體的萬分之一； 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；系統(tǒng)不需要環(huán)境保護及低溫設(shè)施； 激光損傷閥值可高達GW/cm2； 機械性能好且易于加工的等等。使有機高分子可加工為各種不同的形式，例如均一的柔軟的膜，液晶聚合物，聚合物共混物及合金，分子復(fù)合物，纖維，塊狀物，LB膜。以上形式有利于控制尺寸及控制上折射系數(shù)。有機光導(dǎo)纖維材料定義：能使光以波導(dǎo)方式傳輸，可用于光通信等技術(shù)的有機纖維材料。普通光纖的簡介光通信有機光纖的歷史 有機光纖的研究和生產(chǎn)幾乎與石英光纖同時進行 1964美國杜邦公司首先開發(fā)聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）為纖芯的有機光導(dǎo)纖維 目前有機光纖（塑料光纖）在光纖產(chǎn)品中占有一席之地。 隨著，F(xiàn)TTH的普及，有