全息高分子材料的正交反应设计

全息高分子材料通常是指基于相干激光技术制备,能够同时存储光波振幅、相位等全部信息的结构有序高分子材料,在裸眼三维显示、增强现实、高端防伪、高密度数据存储等高新技术领域具有重要应用价值.高性能化与多功能化是全息高分子材料的发展方向,正交反应设计提供了有效途径.本文简要介绍正交反应的概念、设计原理及在高分子材料先进制造中的应用,重点论述正交反应设计对于优化全息高分子材料加工工艺、提高折射率调制度和光栅衍射效率、降低雾度、抑制聚合反应引起的体积收缩、增加全息数据存储容量及构筑全息/发光双重图像功能新材料的重要性.为获得高性能多功能全息高分子材料,亟需发展更加丰富的正交反应体系.     

全色光致聚合物的全息记录 特性及应用研究

优选亚甲基蓝、曙红Y、吖啶橙分别作为红敏、绿敏、蓝敏光敏剂,制作出全色光致聚合物全息记录材料.全息记录特性测量表明,该材料在红、绿、蓝三基色激光记录下均具有大于90%的衍射效率和较高的感光灵敏度(70 mJ/cm²).开展了该材料的角度复用、波长复用全息存储实验,在材料的同一位置处分别以不同参物光夹角及不同记录波长成功存储了多幅全息图,且再现图像清晰明亮,相互之间无明显串扰,表明该材料具有良好的全息记录性能及应用价值.     

古紫质等光驱质子泵以及该类活性蛋白质与聚合物的功能复合材料

将具有生物活性的蛋白质与具有良好加工和力学性能的合成高分子相结合制备高性能的杂化材料是材料科学一个新的生长点.本专论聚焦于对具有光驱质子泵功能的两类活性蛋白质——细菌视紫红质(BR)与古紫质4(AR4)的研究,其中BR作为一个著名的膜蛋白已有四十余年的研究历史,而AR4则为中国科研人员十余年前所发现.综述了AR4的研究,并对AR4和BR进行了对比,进一步介绍了光敏蛋白质(BR和AR4)与聚合物基质复合制备新型功能高分子材料的工作,还介绍了该类光敏蛋白质的基因工程改造以及蛋白质/聚合物复合膜用于信息材料方面的探索工作.论文总结了一系列创新成果,如(1)在光敏蛋白质的质子泵机理方面,提出了"弱偶联模型"并解释了AR4具有与BR相反的质子释放和提取时间顺序的内在机理;(2)光敏蛋白质与聚合物复合膜相关的高分子水凝胶和蛋白质聚集状态的研究,并发现与均聚物和两亲性小分子不同,两亲性嵌段共聚物可导致光敏蛋白质中间体的寿命有数量级的延长;(3)发展了光敏蛋白质与聚合物复合膜的制备技术,所得到的材料不仅保持了光学活性,其蛋白质的光学响应性能还得到进一步改善;(4)发现了含光敏蛋白质的紫膜强烈抗拒哺乳动物细胞黏附的新功能;(5)尝试将该蛋白质和聚合物的复合膜作为信息材料,实现了全光宽带图像显示.进一步展望了此类光敏蛋白质的后续研究和潜在的应用前景.     

光致聚合物材料中各组分对光聚合速度的影响及其在全息存储中的应用实验

本文研究了光敏剂、光引发剂、光促进剂、单体及高分子成膜树脂等成份对全息光致聚合物薄膜光存储性能的影响.在一定范围内,材料中光引发剂浓度的提高使光聚合速度显著增加,链转移剂浓度则存在一个最佳的相对浓度.适当地增加液态辅助单体含量及其所含双键官能团的数目,会明显增加光聚合速度.在聚醋酸乙烯酯薄膜中单体聚合速度明显优于在醋酸纤维素中的速度,所制备的光致聚合物材料实现了同一位置的多幅全息图像的存储和再现,表明了该材料有用于大容量全息存储的可能.     

数字全息显微在医学影像中的发展与最新应用

随着CCD等光电成像器件和计算机技术的迅猛发展,数字全息显微技术不断发展成熟起来,以其非接触、定量、三维成像等特点广泛应用于医学影像领域。本文综述了数字全息显微技术在生物医学方面的发展;比较了数字全息显微技术与其它显微技术在生物医学成像方面的优缺点;分析总结了不同全息显微影像信息系统;论述了不同光源结构对数字全息显微成像效果的重要影响以及相应算法补偿;列举了数字全息显微在生物医学中的最新应用。     

含氟丙烯酸酯光致聚合物的全息特性研究

提高记录单体在成膜物中的迁移速率,加大记录单体与成膜物的折射率差,可以实现光致聚合物的折射率空间调制最大化.本工作以高折射率的超支化聚酯(折射率1.586)为成膜树脂,利用超支化聚合物分子结构疏松、便于小分子在其间扩散的特性,同时以低折射率的单官能团含氟丙烯酸酯(折射率1.372)和高活性的双官能团丙烯酸酯(折射率1.457)为记录单体制备了光致聚合物全息膜,以衍射效率为指标优化单体构成和全息膜的厚度,研究了该全息膜的衍射效率、空间分辨率、折射率调制度等性能.该光致聚合物全息材料的折射率调制度为4.82×10^-3,衍射效率达到99.4%,在空间分辨率3750 lp/mm的衍射效率仍然达到85.6%,感光灵敏度56 mJ/cm².     

X射线光电子能谱技术在高分子材料摩擦化学研究中的应用

X射线光电子能谱技术(XPS)是材料表面分析的重要手段,其近年的快速发展促进了表面化学领域研究的深入.高分子及其复合材料在摩擦学性能方面具有普遍的优势,通过XPS对高分子及其复合材料摩擦表面的分析,可以确定摩擦过程的化学变化,并对改进材料的摩擦学性能起到理论的指导作用.作者主要介绍XPS技术的基本原理,及其在高分子与复合材料摩擦学性能研究中的应用.     

气相沉积技术在制备高折射率光子晶体中的应用

采用激光全息光刻技术或激光直写技术制作微结构具有便捷、灵活、高效等优势,目前已成为研究制备光子晶体的一种有效方法.用全息光刻技术所制备的微结构的特点是单晶面积大(即内部结构缺陷较少)和可根据需要制作研究多种周期或准周期的晶格结构.但是所制备的结构由于感光树脂与空气的折射率比值较低,不能得到完全带隙光子晶体,从而使其应用受到局限性.以此树脂结构为模板,通过各种方法对其进行二次加工,制作高介电常数材料的反结构,近期已成为研究热点.本文介绍了气相沉积技术在制备高折射率光子晶体方面的应用和研究进展.     

X射线吸收精细结构技术在高分子及相关材料中的应用

高分子材料由于其优异的物理和化学性能应用范围非常广泛,而同步辐射光源的发展大大提高了X射线吸收精细结构(XAFS)技术的使用.本文介绍了XAFS包括扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)和X射线吸收近边结构(XANES)的实验原理和实验手段,综述了同行利用XAFS技术在常见高分子、有机金属高分子、钯掺杂高分子、离聚物及碳基材料等高分子领域的结构研究进展,展示了XAFS技术在高分子及其相关材料领域的重要作用和分析方法,体现了XAFS技术的优势和特点,并对XAFS技术在高分子及相关材料方面的应用进行了展望.随着同步辐射技术的发展和提高,XAFS技术在高分子领域的应用将会进一步拓展和提升.     

新型全息用光致聚合物的研究

研制了一种新型全息用光致聚合物材料,其成膜树脂为胺固化环氧体系,全息记录组分为光引发自由基聚合体系.用新合成的高效光敏染料DEAMC做光敏剂,通过配方调整,制备了一系列的样片,以457 nm的蓝光为记录光,632.8 nm的红光为探针光,研究了样片的衍射效率、灵敏度、折射率调制度等全息性能.结果表明,通过调整材料的配方组成、各组分的含量及样片的膜厚等因素,可以优化样片的全息性能.对样片的信噪比损失(LSNR)测试结果表明,在全息存储的曝光量范围内对样片曝光引起的图像信噪比损失仅有0.40 dB,说明样片的光学质量高,在全息存储上将具有很好的应用前景.     

《液晶高分子材料》专辑序言——老学科的新活力

正19世纪80年代后期,奥地利植物学家Reinitzer和德国物理学家Lehmann共同发现了液晶,创立了液晶科学。20世纪70年代,液晶显示技术实现了革命性突破,风靡全球。液晶高分子的研究始于1937年的生物高分子液晶,随即受到广泛关注,尤其是杜邦公司基于溶致液晶芳香族聚酰胺的液晶纺丝技术在1972年推出的Kevlar系列高性能纤维产品,极大地推动了液晶高分子的飞速发展。近几十年来,基于热致液晶芳香族聚酯的高性能工程塑料如雨后春笋般不断涌现,高性能液晶高分子结构材料也成为全球研究热点。同时,侧链高分子液晶、聚合物分散液晶、聚合物稳定液晶、全息聚合物分散液晶以及新型结构的高分子液晶、超分子液晶在显示、传感、防伪、数据存储和电子封装等领域的应用也成为高性能液晶高分子功能材料的研究亮点。其中让我们倍感骄傲的是,我国科学家周其凤院士于1987年设计、合成了甲壳型液晶高分子,为液晶高分子科学与材料的发展做出了原创性贡献。当前,液晶材料的高分子化、高分子材料的液晶化已成为化学、材料、光学工程和信息工程等相关学科的重要研究方向,尤其近期在光存储、5G通讯领域中的应用备受关注。     

3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究进展

3D打印技术能够根据不同患者需要,快速精确制备适合不同患者的个性化生物医用高分子材料,并能同时对材料的微观结构进行精确控制.因此,这种新兴的医用高分子材料制备技术在未来生物医学应用(尤其是组织工程应用)中具有独特的优势.近年来,对于3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究开发受到了越来越多的关注.不同的生物相容高分子原料被应用于3D打印技术,而这些3D成型高分子材料被用于体外细胞培养,或动物模型的软组织或硬组织修复中.本文主要介绍了近年来3D打印技术在生物医用高分子材料制备中的研究进展,并对该领域的未来应用和挑战进行了展望.     

全息用光致聚合物中双单体组分对材料性能的影响

本文研究了薄膜型光致聚合物材料中双单体(2-苯氧基乙基丙烯酸酯和N-乙烯基咔唑)的不同配比对材料聚合效率的影响.用红外光谱测定了双组分单体在固体薄膜中光反应条件下的竟聚率,分析了双组分单体在全息记录过程中的聚合情况.针对同一点多角度复用的大容量存储要求,提出了双单体薄膜型光致聚合物的理想模型.初步测定了不同摩尔配比条件下材料的全息存储性能,分析了其中的影响因素.     

智能高分子材料在智能给药系统中的应用

简要介绍了合成智能高分子材料、半合成智能高分子材料和天然智能高分子材料在智能给药系统中的应用研究进展,并展望了其在智能给药系统中的应用前景.     

智能高分子材料在智能给药系统中的应用

简要介绍了合成智能高分子材料、半合成智能高分子材料和天然智能高分子材料在智能给药系统中的应用研究进展,并展望了其在智能给药系统中的应用前景.     

用于制备全息光波导的光致聚合物的研究进展

全息光波导具有体积小、重量轻、成像清晰、设计灵活、可为使用者提供较大的眼动范围等诸多优势,是头戴式增强现实显示器(HMD-AR)中最实用的波导耦合技术.为提升HMD-AR系统的成像能力,扩大其视场范围,作为耦入和耦出元件的体全息光栅(VHG)须具有高的折射率调制度(Δn).光致聚合物是制造高性能透明VHG材料中最有潜力的一种记录介质.本综述介绍了HMD-AR中全息光波导的工作原理和光致聚合物VHG的制备原理,梳理了近期该领域中光致聚合物的研究进展,归纳总结了光致聚合物配方中的光引发体系、成膜树脂、记录单体和纳米粒子等添加剂以及记录介质的后处理方式对其全息光学性能的影响,以期为设计新组分、研发Δn更高的记录介质、制备性能更优的HMD-AR提供指导.     

介电高分子及其纳米复合材料的电容储能应用

静电电容器具有极快的放电速率和超高的功率密度,是先进电力与电子系统中的重要储能元件.介电高分子凭借其高击穿、可自愈、低损耗、低成本等优势成为了广泛使用的电容器电介质材料.然而,介电高分子能量密度偏低、热稳定性较差等问题制约了它们在大功率电力电子和紧凑型功率模块中的应用.为了提高介电高分子的能量密度和满足其在高温环境下的应用需求,我们开展了一系列研究.本文着重介绍了我们近年来在开发高性能聚合物基电介质材料及相关介电现象理论研究方面的进展.主要内容涵盖基于聚偏氟乙烯的铁电聚合物、共聚物、纳米复合材料,以及聚合物基高温介电材料的制备与表征,还包括介电纳米复合材料界面微区特性的研究.最后对介电高分子在电容储能应用领域仍存在的问题进行了总结,并展望了未来可能的研究方向.     

扫描电镜技术在高分子表征研究中的应用

扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)是表征高分子材料微观结构及其组成信息重要的手段之一，具有操作简便、信号电子种类多样且对样品损伤较小等特点.本文系统阐述了SEM的工作原理，通过与透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)进行比较，突出了其优势与特色.详细讨论了该技术的测试方法，包括样品制备、仪器参数设定、操作技巧与图像处理，并揭示了获得高质量SEM图像的关键技术.介绍了SEM不同的信号电子成像、SEM与其他仪器联用及SEM原位分析技术在高分子材料表征中的应用与进展.最后，对SEM的发展趋势进行了展望.     

烯烃可控/活性正离子聚合新方法与新工艺及其应用

<正>离子聚合是高分子科学中重要的聚合方法之一,也是制备聚异丁烯或丁基橡胶等关键材料不可或缺的聚合方法.本文总结了异丁烯、苯乙烯及其衍生物等单体可控/活性正离子聚合的新引发体系、聚合反应特征的调节与转化、水相介质中正离子聚合新方法与新工艺、微观分子混合与正离子聚合新工艺及其用于设计合成异丁烯基聚合物.这些方法与技术是发展高效节能与绿色减排先进聚合物生产技术的重要途径,部分研究成果已在产业化中得到应用与验证.发展可控/活性正离子聚合新体系、新方法与新工艺,为实现绿色低碳高分子化工过程及相关产品工程(新结构、新功能、高性能与高品质)提供了新思路与新技术.     

全息聚合物分散液晶的结构调控与性能

全息聚合物分散液晶(HPDLCs)是由富聚合物相与富液晶相周期性排列而成的结构有序高分子复合材料.HPDLCs通过单体/液晶复合体系的光聚合诱导相分离而形成,如何调控并定量化描述复合体系的光聚合反应动力学、凝胶化行为和相分离程度,进而获得结构规整、电光性能优异的HPDLCs是关键难题.专论概述了光引发体系、单体结构、纳米无机材料掺杂对HPDLCs结构及性能的影响.光引发阻聚剂通过引发和阻聚的竞争与协同,降低了光聚合反应速率、延迟了凝胶时间,促进形成衍射效率达90%的HPDLCs.超支化单体降低了复合体系黏度和光聚合反应速率,延迟了凝胶时间,促使形成衍射效率达94%、具有一维光子晶体结构的HPDLCs.丙烯酰胺单体优化了相分离结构,将HPDLCs的衍射效率提升至98%.纳米硫化锌掺杂在保持规整结构和高衍射效率的同时,大幅降低了HPDLCs的驱动电压.研究还确定了HPDLCs的相分离程度与凝胶时间的函数关系.构建兼具高衍射效率与低驱动电压的HPDLCs,推进其在彩色3D图像存储等领域的应用仍是重要课题.