光功能高分子的性能特点及应用

光致抗蚀剂
光致抗蚀剂的分类及作用 (1)作用：光致抗蚀剂又称光刻胶，是将感光性树脂溶于适当 溶剂中，并加入增感剂而成当其受到光照后，即发生交联 或分解反应，引起溶解度的变化。 光刻：在半导体电子器件或集成电路的制造中，需要在硅晶 体或金属等表面进行选择性的腐蚀，为此，必须把不应腐 蚀的部分保护起来，将光刻胶均匀涂布在被加工物体且面， 通过对所需加工后的图形进行曝光，由于受光与未受光照 部分发生溶解度的差别，光后用适当溶剂显影，就可得到 由光刻胶组成的图形，再用适当腐蚀液除去被加工表面的 暴露部分，就形成了所需要的形状，这种刻蚀工艺叫光刻。
三. 光降解高分子材料
• 随着高分子材料工业的迅速发展，其应用范围日益扩大， 加上人们生活水平的日益提高，其用量不断增多，因而废 弃的高分子材料制品也越来越多，已经造成严重白色污染， 我们可以随处看到塑料袋、塑料盒、泡沫塑料、由于高分 子材料（合成）有优良的耐化学腐蚀性、耐水性、耐候性， 非常难以在自然条件下分解，一般讲，大约需要100年以 上，这给人们生活带来危害，也给城市的管理者出了难题， 研究回收利用高分子材料的工作早已开展，如回收造粒后 再利用、燃烧处理，但有些材料如塑料袋很薄不易回收， 因此开发利用阳光降解高分子材料的工作日益受到人们的 重视，当然这是一件十分困难的工作，其技术的实用化需 要花费相当长的时间，现在我们可以不断在报刊上看到有 关技术转让，但远没有到实用化的程度。
光功能高分子的性能特点及应 用
王义 高分子0702 0120701050208
• 所谓光功能高分子材料，是指能够对光进 行透射、吸收、储存、转换的一类高分子 材料。目前，这一类材料已有很多，主要 包括光导材料、光记录材料、光加工材料、 光学用塑料(如塑料透镜、接触眼镜等)、 光 转换系统材料、光显示用材料、光导电用 材料、光合作用材料等
• 结论：光功能高分子材料在整个社会材料 对光的透射，可以制成品种繁多的线性光 学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、 棱镜等。利用高分子材料的光化学反应， 可以开发出在电子工业和印刷工业上得到 广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合 剂;利用高分子材料的能量转换特性，可制 成光导电材料和光致变色材料。光功能高 分子材料在环保等领域也有广阔的应用前 景。
二.光致变色高分子 光致变色高分子
(1)光致变色机理 • 光致变色：含有光色基团的化合物受一定波长工光照射时 发生颜色变化，而在另一些光和热作用下又回复到原来的 颜色，这种可逆现象叫光色互变，或光致变色。 • 理想的光色过程由如下两步组成： 1．激活反应：即显色反应，系指化合物经一定波长的光照 射后显色和变色的过程。 2．消色反应：有两种途径，（1）热消色反应，系指化合 物通过加热恢复到原来的颜色；（2）光消色反应：系指 化合物通过另一波长的光照射后恢复到原来的颜色。 • 光致变色聚合物：光致变色材料有无机和有机化合物，将 光色基团导入聚合物侧链中就制得了光致变色聚合物。
百度文库 3、2光降解材料的应用
• 主要有两个方面，一是包装材料，二是农 用薄膜。 • 现有包装材料大约80%是聚烯烃，农膜也 主要是聚乙烯，用以作地膜和设施农业用 膜——温室大棚、小棚等。用以提高土壤 温度抑制杂草生长，但使用后很难从地里 清除，特别是地膜、太薄，无法回收。
• 如果用光降解材料作农膜和包装材料，废 弃后即可被光分解成碎片，当聚合物分子 量降到500以下时，就容易受微生物破坏， 继而进入自然界的生物循环。 • 西方发达国家光降解塑料技术比较成熟， 已广泛应用，我国从80年代开始进行研究。 目前所谓的降解材料大都不过关，达不到 要求，只是部分降解，从保护环境角度出 发，光降解材料的研究和应用有重大现实 意义和广阔前景。
一.感光性树脂
• 定义：感光树脂是指在光作用下能迅速发生光化 学反应，引起物理和化学变化的高分子 • 这类树脂在吸收光能量后，分子内或分子间发生 化学或结构的变化，吸光过程可由具有感光基团 的高分子本身来完成，也可由加入感光材料中的 感光性化合物（光敏剂）吸收光能后引发化学以 应来完成。 • 历史：感光性树脂的研究和应用已有很长的历史， 最早应用于印刷制版，现主要用于电子工业中， 作光致抗蚀剂。光致抗蚀剂的应用促使电子工业 向高集成、微型化和高的可靠性方向发展。
3、1光降解的反应机理
• 高分子链的光降解机理可以分为光无规降解、光 解聚和光氧化降解 1．光无规降解：无规降解是高分子链无规则地断裂 而生成自由基的降解，生成的自由基接着进行各 种复杂的反应，在分子量增减的反应中，交联反 应和降解反应成为竞争反应，降解反应超过交联 反应而使分子量逐渐下降的反应，叫无规降解。 2．光解聚 解聚是通常聚合反应的逆反应，发生这种反应时， 一旦在高分子链中产生自由基就从该位置上一个 单体接着一个单体地逐渐分解下去。聚合物的光 降解很少按这种机理进行。
（2）分类 • 按光化学反应分，可分为光交联型和光分解型。 • 按聚合物的形态或组成又可分为：感光性化合物 与聚合物的混合型及具有感光基团的聚合物型。 • 按成像作用不同，还可分为负性光致抗蚀剂和正 性光致抗蚀剂。 1．负性光致抗蚀剂：在紫外光作用下，光刻胶中光 照部分产生交联反应，溶解度变小，用适当溶剂 即可把未曝光的部分显影后除去在被加工表面表 成与曝光掩膜相反的负图像，因此称为负性光致 抗蚀剂。 2．正性光致抗蚀剂：在紫外光作用下，光刻胶的光 照部分发生分解，溶解度增大，用适当溶剂可以 把光照部分显影后除去，即形成与掩膜一致的图 像，因此称为正性光刻胶。
3．光氧化降解 聚合物在吸收光能后分子链是否断裂取决于吸收 波长的能量，与聚合物的键能，一般照射到地面 的日光波长在300nm上，所以聚合物分子多数场 合下不解离，只呈激发态，激发态分子可以发生 反应。 聚合物的光降解过程中常伴随有氧的存在，因而， 高分子在空气中的光照射断裂是按光氧化降解机 理进行的，其过程为：高分子吸光后激发为单线 态（S1）单线态再转变为寿命较长的三线态 （T1），它与空气中的氧分子反应，生成高分子 过氧化氢，后者很不稳定，在光的作用下很容易 分解为自由基。
(2)光致变色材料的应用 • 光致变色材料作为光敏性材料用于信息记 录介质等方面具有以下优点：操作简单， 不用湿法显影和定影，分辨力非常高，成 像后可消像、能多次重复使用，响应速度 快，缺点，灵敏度低，像的保留时间
应用可归纳为以下几个方面： • ①光的调控和调变：用这种材料制成光色玻璃可以自动控制建筑物和 汽车内光线，做成护眼镜，以防止原子弹爆炸产生的射线和强光对人 眼的损害，还可做成照相机自动滤光的滤光片，军用机械的伪装。 • ②全息记录介质。 • ③计算机记忆元件：光色材料的显色和消色的循环变化可用来建立计 算机随机记录元件，能记录相当大量信息。 • ④信号显示系统：光色材料用作宇航指挥控制的动态显示屏，计算机 末端输出的大屏幕显示，有广阔的前景，同时也是军事指挥中心的一 项重要设备。 • ⑤辐射计量仪：光色材料用作强光的幅射计量仪，可以测量电离辐射 紫外线、X射线和γ射线等； • ⑥感光材料：光色材料感光度较低，而且有些化合物只对紫外线敏感， 但已用于印刷方面，如制版。 • ⑦利用光色反应来模拟生物过程，生物反应是一种很好的途径。 • ⑧防伪材料、防伪油墨、防伪印刷、防伪标签。