双光子光聚合技术及其研究进展

本文对双光子光聚合技术进行了比较全面系统的综述,主要介绍了双光子光聚合的基本原理,国内外双光子光聚合光敏引发体系和具有大的双光子吸收截面有机分子的研究现状以及双光子光聚合技术的潜在应用领域.     

新型有机盐光引发剂的双光子聚合特性研究

本文运用激光微细加工技术,通过对不同浓度引发剂的甲基丙烯酸类树脂的聚合行为进行评价,研究了1-甲基-2-[2-(9-戊基-咔唑-3-基)-乙烯基]-3,3-二甲基吲哚碘盐(I)作为双光子光引发剂的聚合特性,结果表明该化合物在扫描速度为44μm/s时,双光子聚合阈值为139kJ/cm²;当激光能量密度为286kJ/cm²时,引发聚合的曝光时间阈值为0.7ms.实验结果为进一步作为双光子聚合三维结构的微细加工提供了可靠依据.     

光聚合引发剂研究进展

对最近几年光敏聚合引发体系的研究进展进行了评述，并就一些新型光敏引发体系及引发机理进行了介绍。     

双光子微纳加工技术结合化学镀工艺制备三维金属微弹簧结构

利用飞秒激光双光子微纳加工技术与化学镀工艺制备了三维金属微弹簧结构.采用扫描电子显微镜(SEM)及选区电子能谱(EDS)对镀层进行了表征,当化学镀时间为15 min时,所得到的镀层厚度约为130 nm.对不同电镀时间下获得的镀层电阻率进行了测定,实验结果表明,当电镀时间为35 min时得到的镀层电阻率约为80×10^-9 Ω·m,仅为银块体材料电阻率16×10^-9 Ω·m的5倍.利用这种方法,我们制备了总长度为28.75 μm、周期为2.93 μm的悬空金属弹簧结构,其中弹簧圈数为9圈,直径为6 μm,弹簧线分辨率为1.17 μm.文中所述的将双光子微纳加工技术与化学镀技术相结合的方法可以实现任意三维微金属结构与器件的制备,在微光学器件、微机电系统(MEMS)及微传感器等领域有着广泛的应用前景.     

用稳定自由基聚合及光引发聚合制备嵌段共聚物

介绍了稳定自由基聚合的反应原理、引发剂设计，以及用稳定自由基聚合制备嵌段共聚物的几种方法：连续加料法、双官能团引发剂法和一步法。对于光引发聚合的原理及硫自由基的稳定性对聚合反应的影响也进行了讨论。     

吸光度与光聚合动力学

光聚合中许多动力学“反常”现象可以用吸光度的影响来解释。体系吸光度受引发剂浓度、消光系数、体系厚度和入射光波长的影响,因此,这四个因素都会影响光聚合动力学。体系低吸光度时光聚合动力学与热聚合时类似,而在高吸光度时完全不同。     

利用双光子聚合技术制备的聚合物型光栅光波导和耦合光栅

自从1970年报道第一个波导光栅之后,人们又很快发现了它在集成光学上的应用潜力．目前,对廉价、可靠和高效的集成光学器件的需求使研究者们开始注意聚合物材料．因此有关各种聚合物型的波导光栅的制备和光学性能的研究备受注意。现在,紫外光漂白、激光切除和光致二色型等一系列方法已经被用于聚合物波导光栅的制备,同时,聚合物波导光栅的光控光开关、光子禁带效应和谐振光栅等各种光学性质也有广泛的研究．迄今,聚合物波导光栅的制备方法基本上属于物理方法,并没有在材料内部引发本质性的化学改变,因此所制备的器件的长期稳定性难以保证．如利用紫外光漂白和光致二色性法制备的波导光栅,前者是靠材料的饱和光吸收引发的折射率变化,后者则是靠聚合物内的染料分子的光致定向作用产生的周期性结构。     

双光子聚合引发剂BVPDA的合成、结构及非线性光学性质

合成了双光子聚合引发剂{4-[2-(4-溴苯基)-乙烯基]苯基}-二苯基胺(BVPDA),并测定了其晶体结构.结果表明,BVPDA为三斜晶系,P1空间群,a=1.0834(3)_nm,b=1.5625(2)_nm,c=1.9640(2)_nm,α=92.807(8)°,β=103.647(10)°,γ=106.676(13)°,V=3.0705(10)_nm³,Z=6,T=293(2)K,Dc=1.383g/cm³,R₁=0.0735,wR=0.1063.用¹HNMR谱、¹³CNMR谱及元素分析进行了表征.测试了紫外吸收光谱、单光子荧光光谱、单光子荧光寿命和双光子荧光光谱.在760nm的飞秒脉冲激光激发下,BVP-DA发出较强的上转换荧光,荧光峰位于462nm.以BVPDA作引发剂,加入丙烯酸酯型齐聚物(CN120C80),用Ti:sapphire飞秒激光器作光源,制作了一个三维周期性微结构.     

水溶性光聚合引发剂研究进展

近几年发展起来的水溶性光聚合引发剂（ＷＳＰ）属自由基引发剂，按结构可分为芳酮类，稠环类烃类，聚硅烷类，酰基膦酸盐等，偶氮类及金属有机配合物类，本文综述了这些光引发剂的结构特性，光化学行为，光引发效率及光反应机理等。     

胶束体系中光敏聚合的研究 Ⅶ．微泡水溶液体系中光聚合的研究

研究了在双十六烷基二甲基溴化铵（ＤＣＤＡＢ）形成的微泡溶液中，二苯酮（ＢＰ）／三乙胺（ＴＥＡ）体系的光化学初级反应和引发ＭＭＡ光聚合反应．动力学实验结果表明，ＤＣＤＡＢ微泡对聚合反应有显著的催化作用，使聚合速度提高近４倍左右，其效果和离子型胶束的催化作用结果相近．由ＤＣＤＡＢ微泡中光聚合得到的产物ＰＭＭＡ，具有较高的结构规整性，它的间同和全同结构可达７０％左右．     

局域表面等离子体共振辅助的金纳米棒/聚合物纳米复合材料的双光子聚合

本文研究了金纳米棒的局域表面等离子体共振效应在双光子聚合过程中的作用,即当激发光与金纳米棒表面等离子体共振波长相匹配时,会在金纳米棒表面产生很强的局域电磁场,从而引发双光子聚合。通过采用与金纳米棒表面等离子体共振波长相同的飞秒激光,在低于光刻胶聚合阈值的功率下照射含有金纳米棒的光刻胶,制备聚合物包覆金纳米棒的纳米复合材料。透射电子显微镜结果表明,当飞秒激光功率为0.6 W、光斑直径为1.6 cm、照射时间为0.3 s时,金纳米棒表面成功聚合上厚度为5 nm左右的聚合物。本研究在制备聚合物/金属纳米粒子方面提供了一种简单可行的方法,有望在纳米光子学、纳米传感器等新兴领域得到应用。     

聚合物基微纳米功能复合材料3D打印加工的研究

高分子材料3D打印加工可制备传统加工不能制备的形状复杂的高分子制件,是近年来发展很快的先进制造技术。但适用于3D打印加工的高分子材料种类少,结构功能单一,难以制备高分子功能器件。本文介绍了我们在聚合物基微纳米功能复合材料3D打印加工方面的研究工作:通过有机/无机杂化、固相剪切碾磨、超声辐照、分子复合等技术制备适合于选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积成型(FDM)的聚合物基微纳米功能复合材料;实现了聚合物基微纳米功能复合粉体的SLS加工和功能复合丝条的FDM加工;研究了3D打印低维构建、层层叠加、自由界面成型、复杂固-液-固转变过程;建立了功能复合粉体球形化技术,发明了直接熔融挤出新型FDM打印机;制备了常规加工方法不能制备的数种形状复杂的功能器件,如尼龙11/钛酸钡压电器件、柔性聚氨酯/碳纳米管传感器、个性化人颌骨模型等,突破了传统加工难以制备复杂形状制品和目前3D打印难以制备功能制品的局限。     

双光子吸收聚合引发剂EPVPVC的合成和非线性光学性质的研究

合成了一个新的双光子吸收聚合引发剂,9-乙基-3-{2-[4-(2-吡啶基-4-乙烯基)-苯基]-乙烯基}-9氢咔唑 (EPVPVC),用¹H NMR谱、¹³C NMR谱和元素分析进行了表征.测试了紫外吸收光谱、单光子荧光光谱、单光子荧光寿命、单光子荧光量子产率和双光子荧光光谱.量化计算结果表明,EPVPVC的双光子吸收截面为56.6×10^-50 cm⁴·s·photon^-1.在780 nm的飞秒脉冲激光激发下,EPVPVC发出较强的上转换荧光,荧光峰位于536 nm.用EPVPVC做引发剂,加入丙烯酸酯型齐聚物(cN120C80),在脉冲宽度为200 fs,重复频率为76 MHz,中心波长为780 nm 飞秒脉冲激光下,制作了一个三维周期性微结构.在理论计算的基础上,定性地探讨了其可能的聚合机理.     

Hierarchical Ag/ZnO micro/nanostructure: Green synthesis and enhanced photocatalytic performance

Ag/ZnO metal-semiconductor nanocomposites with hierarchical micro/nanostructure have been prepared by the hydrothermal synthesis in the presence of bovine serum albumin (BSA). The results suggest that this biomolecule-assisted hydrothermal method is an efficient route for the fabrication of Ag/ZnO nanocomposites by using BSA both a shape controller and a reducing agent of Ag⁺ ions. Moreover, Ag nanoparticles on the ZnO act as electron sinks, improving the separation of photogenerated electrons and holes, increasing the surface hydroxyl contents of ZnO, facilitating trapping the photoinduced electrons and holes to form more active hydroxyl radicals, and thus, enhancing the photocatalytic efficiency of ZnO. This is a good example for the organic combination of green chemistry and functional materials.     

微纳多孔聚合物薄膜的制备与应用

膜技术在化学技术中占有重要地位,并被广泛应用于生产生活中。随着薄膜技术的不断发展,如何制备获得孔径和分布可控、机械性能优异、功能多样性的多孔聚合物薄膜成为了一个亟待解决的问题。相对于无孔致密聚合物薄膜而言,微纳多孔聚合物薄膜一般密度较低、质轻、比表面积高,并且具有隔音隔热、渗透性好、可塑性强的特点。本综述首先对微纳多孔聚合物薄膜的制备方法进行了总结,包括模板法(硬模板和软模板)、相分离法、静电纺丝、刻蚀法以及其他一些方法。然后阐述了对多孔聚合物薄膜中渗透膜的结构及其相关性能表征测试方法。接着对多孔渗透膜在气体分离、能源、环境和生物工程等方面应用进行了归纳。最后,对当前微纳多孔聚合物薄膜制备方法中存在的缺点与挑战进行了总结,并对其未来的创新应用提出了展望。     

Facile Synthesis of 3D Porous Flower-like ZnO Micro/nanostructure Films and Their Photocatalytic Performance

3D porous flower-like ZnO micro/nanostructure films grown on Ti substrates are synthesized via a very facile electrodeposition technique followed by heat treatment process. The ZnO architecture is assembled with ultra thin sheets, which consist of numbers of nanoparticles and pores, and the size of the nanoparticles can be controlled by adjusting the electrodepo-sition time or calcination temperature. It is worth noting that this synthetic method can provide an effective route for other porous metal oxide nanostructure films. Moreover, the photocatalytic performance shows the porous ZnO is an ideal photocatalyst.     

Our Expedition in Linear Neutral Platinum‐Acetylide Complexes: The Preparation of Micro/nanostructure Materials,Complicated Topologies,and Dye‐Sensitized Solar Cells

During the past few decades, the construction of various kinds of platinum‐acetylide complexes has attracted considerable attention, because of their wide applications in photovoltaic cells, non‐linear optics, and bio‐imaging materials. Among these platinum‐acetylide complexes, the linear neutral platinum‐acetylide complexes, due to their attractive properties, such as well‐defined linear geometry, synthetic accessibility, and intriguing photoproperties, have emerged as a rising star in this field. In this personal account, we will discuss how we entered the field of linear neutral platinum‐acetylide chemistry and what we found in this field. The preparation of various types of linear neutral platinum‐acetylide complexes and their applications in the areas of micro/nanostructure materials, complicated topologies, and dye‐sensitized solar cells will be summarized in this account.     

氧化亚铜微/纳米结构的形貌可控制备及光催化和防污性能

利用简便易行的液相法,采用葡萄糖为还原剂,通过调整加料方式、反应温度、NaOH用量等条件,实现具有{110}截面八面体、八面体和短足形等形貌的Cu2O微/纳米结构的可控制备,运用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计等对产物进行组成、结构、形貌和光响应的表征,对Cu2O的形貌结构和生长机理进行研究。对比和优化了具有不同形貌的Cu2O微/纳米结构对甲基橙染料的光催化性能。将不同形貌的微/纳米Cu2O作为防污剂复配的自抛光防污涂料,涂层磨蚀率、接触角与实海挂板实验证明该涂料具有良好的防污性能。