光功能高分子材料
光功能高分子材料
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足
够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受
光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活
化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传
递。下面我们讨论这两种光活化过程。
5 分子的电子结构 按量子化学理论解释，分子轨道是由构成分子
电荷转移跃迁示意图
在分子间的能量传递过程中，受激分子通过 碰撞或较远距离的传递，将能量转移给另一个分 子，本身回到基态。而接受能量的分子上升为激 发态。因此，分子间能量传递的条件是： (1) 一个分子是电子给予体，另一个分子是电 子接受体； (2) 能形成电荷转移络合物。
分子间的电子跃迁有三种情况。 第一种是某一激发态分子 D* 把激发态能量转 移给另一基态分子A，形成激发态 A*，而 D*本身 则回到基态，变回 D。A* 进一步发生反应生成新 的化合物。
300 200 100
X射线 γ射线
10-1 10-3
化学键键能
化学 键能 /(kJ/mol) 键 O－ O N－ N C－ S C－ N 138.9 160.7 259.4 291.6 化学 键 C－Cl C－ C C－ O N－ H 键能 /(kJ/mol) 328.4 347.7 351.5 390.8 键能 /(kJ/mol) 413.4 436.0 462.8 607
化学键
C－ H H－ H O－ H C=C
2 光的吸收 发生光化学反应必然涉及到光的吸收。光的吸
收一般用透光率来表示，记作T，定义为入射到体
系的光强I0与透射出体系的光强I之比：
T I Io
如果吸收光的体系厚度为l，浓度为c，则有：
功能高分子材料课件第七章光敏高分子材料
力学性能
硬度
光敏高分子材料通常具有一定的硬度 ，能够抵抗外部压力和摩擦力，保持 稳定的性能。
韧性
耐磨性
良好的耐磨性使光敏高分子材料能够 在长期使用中保持表面的光滑度和清 晰度。
光敏高分子材料具有一定的韧性，能 够在承受冲击和弯曲时保持完整性。
电学性能
导电性
部分光敏高分子材料具有导电性，能够传输电荷，在电场作用下 产生电学响应。
目前，研究者们正在研究如何通过合成新型的环境友好型光敏高分子材料，以实现 环保和可持续发展的目标。
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电致变色
一些光敏高分子材料在电场作用下能够发生颜色变化，从而实现 电致变色效应。
光导电性
一些光敏高分子材料在光的照射下能够导电，具有光导电性，可 用于光电转换器件。
04 光敏高分子材料的发展趋 势与挑战
新材料开发
新型光敏高分子材料的研发
随着科技的不断进步，新型光敏高分子材料不断涌现，如聚合物分散液晶、聚合 物稳定液晶等，这些新材料具有更高的光敏性能和稳定性，为光敏高分子材料的 应用拓展提供了更多可能性。
高性能光敏高分子材料
高性能光敏高分子材料是指具有 优异性能的光敏高分子材料，如 高感度、高分辨率、快速响应等
。
这类材料在光电子、生物医学、 信息存储等领域具有广泛的应用
前景。
目前，研究者们正在不断探索新 型的高性能光敏高分子材料，以 提高其性能并拓展其应用领域。
多功能性光敏高分子材料
01
多功能性光敏高分子材料是指具有多种功能的光敏 高分子材料，如光、电、磁等多功能一体化。
生物医学应用
光敏高分子材料在生物医学领域的应用不断拓展。利用光敏高分子材料的感光性质，可以实现光动力治疗、光热 治疗等新型治疗方法，为肿瘤治疗、皮肤病治疗等领域提供新的治疗手段。同时，光敏高分子材料还可以应用于 药物控制释放、生物成像等领域，为生物医学研究提供新的工具和手段。
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
按照高分子的功能特性，功能高分子材料可分为以下几种：1.分离材料和化学功能材料2.电磁功能高分子材料3.光功能高分子材料4.生物医用高分子材料现对这几种材料进行简单的介绍一下。
分离材料和化学功能材料以化学功能为主的功能高分子材料称为化学功能高分子材料。
化学功能包括生成离子键、配位键、共价键的化学反应，上述价键断裂的分解反应，以及与上述反应有关的催化作用等，包括具有离子交换功能的离子交换树脂，对各种阳离子有络合吸附作用的螯合聚合物，光化学性聚合物，具有氧化还原能力的聚合物，在有机合成反应中使用的高分子试剂和高分子催化剂，降解型高分子等。
化学功能高分子材料的制备主要通过在高分子骨架上引入具有特定化学功能的官能团或者结构片段，也可以将具有类似功能的小分子功能材料高分子化得到化学功能高分子材料。
高分子材料经过功能化或者小分子功能材料经过高分子化以后，材料的溶解度一般均有下降，熔点提高。
对于化学试剂，经过高分子化后稳定性增加，均相反应转变成多相反应，产物与试剂和催化剂的分离过程简化，同时还产生许多小分子材料所不具备的其他性质。
化学功能高分子材料是固相合成的基础。
电磁功能高分子材料电磁功能材料主要指导电聚合物材料。
复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。
该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。
与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
与金属和半导体相比较，导电高分子的电学性能具有如下特点：（1）通过控制掺杂度，导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。
光功能高分子材料的发展及应用
光功能高分子材料的发展及应用光功能高分子材料的发展可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们开始研究光功能高分子材料的合成方法和基本性质。
随着技术的发展，人们相继开发出了许多具有特殊光学功能的高分子材料，如光导高分子、光哈组合聚合物、光敏高分子等。
这些材料具有各种各样的光学性质，如透明度、强度、导光性能等，可以广泛应用于显示器件、光传感器、光通信器件等领域。
在显示器件领域，光功能高分子材料可以用于制备灵活显示器、折叠显示器等新型显示器件。
与传统的刚性材料相比，光功能高分子材料具有低成本、高可靠性和高可调性等优点。
此外，光功能高分子材料还可以用于制备透明触摸屏，其高透明度和可调性使其成为理想的替代品。
因此，光功能高分子材料在显示器件领域具有广阔的应用前景。
在光传感器领域，光功能高分子材料可以用于制备高灵敏度和高选择性的光传感器。
由于其特殊的光学性质，光功能高分子材料可以对光信号进行高效的检测和转换。
例如，一些光功能高分子材料可以在受到光照后产生电流，从而实现光电转换。
这些材料可以广泛应用于光电子设备、生物传感器和环境监测等领域。
此外，光功能高分子材料还可以应用于光通信器件领域。
由于其优异的导光性能和可调性，光功能高分子材料可以用于制备高效的光纤和光波导。
这些材料具有低损耗率、高纯度和高速率等特点，可以大大提高光通信器件的传输效率和速度。
因此，光功能高分子材料在光通信器件领域具有重要的应用潜力。
总之，光功能高分子材料的发展和应用在科学、工程和技术领域中具有重要的意义。
随着技术的不断进步，人们相信光功能高分子材料将发挥越来越重要的作用。
未来，光功能高分子材料还将出现更多新型材料，并在更广泛的领域中得到应用。
第7章 光敏高分子材料
一、光化学和光物理原理
• 光（包括可见光、紫外光和红外线）是光敏高分 子材料各种功能发生的基本控制因素，一切功能 的产生都是材料吸收光以后发生相应物理化学变 化的结果。物质吸收光子以后，可以从基态跃迁 到激发态，处在激发态的分子容易发生各种变化， 这种变化可以是化学的，如光聚合光降解；也可 以是物理的，如光致发光、光导电。
• 光导聚合物的应用 • 1、在静电复印和激光打印中的应用 • 2、光导材料在图象传感器方面的应用
利用在光照射下分子互变异构储存太阳能
思考题
1、简述光交联和光聚合。 2、简要介绍Jablonsky光能耗散图。 3、光敏涂料的光源选择有哪些方面可以考虑？ 4、光刻胶的定义。 5、简述深紫外光致刻蚀剂的原理及优点。 6、要提高光导电体的光电流，需要哪些条件。 7、光导电聚合物可能有哪三种结构形式？ 8、举例说明光照射下分子互变异构储存太阳能。
6）高分子光导材料 在光照下，电导率能显著增加的材料称为光导材料。 光检 测元件， 光电子器件。
7）光致变色高分子 材料吸收光以后，分子结构发生改变，引起吸收波长发生 显著变化，从而材料外观颜色发生变化的高分子材料为光致变色材料。
8）高分子光力学材料 在光作用下，材料分子结构的变化，引起外型尺寸变化， 光控机械运动。
电子束和x射线作为激发源。。。。
第三节 高分子光稳定剂
材料的老化；光老化；光化学反应；自由基； 一 、光降解和光氧化
光的吸收 光吸光度 光量子效率 高分 子材料中的吸光性添加剂和杂质对光的吸 收重要，染料和颜料
引发机理 自由基的产生 过氧自由基 光 敏物质
二、光稳定剂的作用机制
聚合物抗老化的两种方式：
光照引起分子结构改变。从而导致聚合物整 体尺寸改变的可逆变化称为光力学现象。
功能高分子材料知识点
功能高分子材料知识点功能高分子材料是一类具有特定功能或应用价值的高分子材料。
它们在现代科技、工程和生活中扮演着重要角色。
本文将介绍功能高分子材料的定义、分类以及常见的知识点。
一、定义功能高分子材料是指那些具有特殊功能或特定应用价值的高分子材料。
传统的高分子材料主要用于作为结构材料，具有良好的力学性能和化学稳定性。
而功能高分子材料则在此基础上引入了其他特殊功能，如光、电、热、磁、生物等功能，以满足不同领域的需求。
二、分类功能高分子材料可以根据其特殊功能和应用领域进行分类。
以下是常见的功能高分子材料分类：1. 光功能高分子材料：如荧光材料、光存储材料、光敏高分子材料等。
这些材料在光学器件、显示器件和光催化等方面具有重要应用。
2. 电功能高分子材料：如导电高分子材料、电致变色材料、电解质材料等。
这些材料可用于电子器件、储能装置和可穿戴设备等领域。
3. 热功能高分子材料：如热敏高分子材料、热稳定材料等。
这些材料在火焰阻燃、温度传感和热能转化等方面具有重要应用。
4. 磁功能高分子材料：如磁性高分子材料、磁性流体材料等。
这些材料在信息存储、医学诊断和磁性传感等方面有广泛应用。
5. 生物功能高分子材料：如生物降解材料、生物传感材料等。
这些材料在医学领域、环境保护和食品包装等方面具有重要应用。
三、知识点功能高分子材料的研究领域非常广泛，以下是其中一些常见的知识点：1. 结构与性能关系：功能高分子材料的特殊功能与其结构密切相关。
研究材料的分子结构和宏观性能之间的关系，可以指导材料的合成和应用。
2. 合成方法：功能高分子材料的合成涉及到多种方法，如化学合成、物理改性和生物合成等。
不同的合成方法会对材料的性能产生不同影响。
3. 表征技术：了解功能高分子材料的结构和性能需要借助于各种表征技术，如光谱分析、热分析和电子显微镜等。
掌握这些表征技术对于研究功能高分子材料至关重要。
4. 应用领域：功能高分子材料在各个领域都有广泛应用。
有机高分子材料在光电中的应用
1977年, 世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用, 速率 为45Mb/s。
－－低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命, 开创了光纤通信 的时代。
而这个领域也是光电功能有机高分子 材料应用最为成熟的领域。以液晶材料和 有机电致发光材料为基础的LCD 和OLED 将成为这个领域的主导者。
液晶材料
什么叫液晶？
液晶(liquid crystal) 是一种在一定温度范围内呈现 不同于固态、液态的特殊物质形态, 是一种介于 固
体与液体之间, 具有规则性分子排列的有机化合物。
液晶的历史。
1888奥地利植物学家莱尼兹尔发现。 1889德国物理学家Lehmann观察到了液晶现象，并
正式命名。 1922法国人菲利德尔将液晶分为三种基本类型也就
是现在人们所熟知的，向列型，近晶型及胆笫村 1963威廉姆斯发现向列液晶中的畴结构 1968美国的RCA公司发现了向列型液晶通电后动态
及探求具有更高非线性而且低吸收系数材料的努力。
未来的展望
NLO聚合物适合干什么？
通讯
二次谐波
光信号处理
调节器 多路驱动器 中继器
神经网络 空间光调制器件
未来的展望
NLO聚合物适合干什么？
三次谐波
数字式 （光计算）
全光过程
光双稳态 光开关
信号处理
并行
➢ 柯达公司采用的有机小分 ➢ 剑桥所采用的有机大分子
子结构材料。
结构。
➢ 采用的工艺流程是蒸镀的 ➢ 采用的工艺流程是甩胶的
方式。
方式。
光功能高分子材料ppt课件
5.2 光敏涂料
优点： 固化速度快 不需加热，耗能少 污染少 便于流水线作业 缺点： 不适合形状复杂物体的涂层 价格高
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
光 表面涂料：装饰和保护层 敏 涂 料 光致抗蚀剂：制造印刷电路板 光敏涂料体系的组成：
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主 要 内 容
概述 光敏涂料 光致抗蚀剂 光致变色高分子材料 光导电高分子材料
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光化学反应过程： 1. 激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激发态。 2. 化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中间体而发生化 学反应。
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光引发剂（PI）
（PI）*（激发态生成）﹠
光功能高分子材料
光功能高分子材料首先，光功能高分子材料的特点主要包括透明度高、光学性能可调控以及光降解等。
透明度高是指该类材料在可见光范围内的透光率非常高，通常可达到90%以上，因此具备了极好的光学透明性。
光学性能可调控是指通过材料的配方及处理方式可以调控其吸收、发射和传导光能的性质，在一定程度上可以满足不同应用场景的需求。
光降解是指在特定条件下，材料能够通过光照作用发生降解反应，从而实现可控释放功能。
其次，光功能高分子材料可以根据其结构和功能进行分类。
常见的分类包括有机光学材料、非线性光学材料、光储存材料以及光敏高分子材料等。
有机光学材料指的是以碳元素为基础的高分子材料，具有良好的透明性和折射率控制能力，主要用于制备光学透镜、光学薄膜等器件。
非线性光学材料是指材料在强光照射下呈现出非线性的光学响应，可以用于制备激光器、光纤通信等光电子器件。
光储存材料主要用于记录和存储信息，如光敏聚合物材料可以通过光照记录信息，并通过光解聚合的方式保存在材料中。
光敏高分子材料具有光化学反应和光物理性质的敏感性，其性能可通过控制光活性基团的结构和含量来调节。
光功能高分子材料在众多领域具有广泛的应用。
在光通信领域，光纤通信是一种高效的通信方式，而光功能高分子材料可以用于制备光纤的光学薄膜、耦合器、滤波器等光学器件，从而提高光纤通信的传输速率和稳定性。
在光存储领域，光功能高分子材料可以用于制备光敏材料，实现高密度的光信息记录和存储。
在光电传感领域，光功能高分子材料可以用于制备传感器、光电池和光电探测器等光电子器件，实现对光、电和热等信号的敏感探测和转换。
总之，光功能高分子材料具有透明度高、光学性能可调控以及光降解等特点，可以根据结构和功能进行分类，并在光通信、光存储、光电传感等领域有着广泛的应用前景。
随着光电技术的不断发展，相信光功能高分子材料将会在更多领域展示出其独特的优势和潜力。
功能高分子材料的应用及发展前景
功能高分子材料的应用及发展前景摘要：功能高分子材料因其重量轻、种类多、特异性强等特点，在生物医用、化学工业、信息技术以及电子领域得到了广泛的应用。
目前，功能高分子材料正在飞速发展，为了适应新技术在各行业的发展需要，功能高分子材料正逐步发展成为如电子材料、光热材料等具备多功能化的材料。
从本质上讲，功能高分子材料是以高分子物理、化学等相关学科为基础的，并且将物理学以及生物学等学科紧密联系的一门学科。
本文系统的研究了功能高分子材料的现状、性能和应用趋势，并对其应用前景进行了分析和展望。
1功能高分子材料概述功能高分子材料是是个新兴的领域，自20世纪60年代开始发展。
它是由分子量大的长链分子组成的具有特殊功能的聚合物和复合材料，具有特殊的力学、电学、光学和磁学的某一种性能。
近些年，高分子材料的研究与应用迅速发展，在越来越多的领域中产生了巨大的影响。
高分子材料的发展，提供了更多实用性高的新型材料和新产品，应用于农业生产、工业生产和人类生活的方方面面，与此同时，也提供了更多具有功能性的材料和高性能材料用以推进科学技术的新发展。
目前功能高分子材料的研究主要在以下几个方面：光功能高分子材料、液晶高分子材料、电子功能高分子材料和医用功能高分子材料、环境可降解高分子材料、吸附和分离功能材料等。
最常用的功能高分子材料有光学功能高分子材料、液晶高分子材料以及吸附分离功能高分子材料等。
2功能高分子材料具体应用的研究高分子材料具有广泛的应用性，在很多领域都得到了充分的利用，主要包括：功能高分子材料，液晶高分子材料以及吸附分离功能高分子材料等，具体分析如下：2.1光功能高分子材料一般来说，光功能高分子材料受到光的作用，会引起物理变化，比如光导致的变色，并且还会出现一些化学变化，包括光分解的高分子材料。
光功能高分子材料中光的特性，会通过化学和物理的双重作用反映出来。
目前，光功能高分子材料主要用于太阳能和电子工业的开发和利用。
2.液晶高分子材料目前，液晶高分子材料是一种新型的功能性高分子材料。
光功能高分子的性能特点及应用
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 S1 寿命较长的三线态（T1），它与空气中的氧分子反应，生 T1 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。
光学功能高分子材料
32
以硅基片的制备为例：在表面有SiO2的硅片上涂上一层光刻胶， 干燥后加上一层掩膜进行曝光，这样曝光区与非曝光区的光刻胶膜就 发生了溶解度差异：
33
34
（一）光致抗蚀剂的分类
光致抗蚀剂按其光化学反应可分为光交联型和光分解
型。
根据采用光的波长和种类不同可以分为可见光刻胶、 紫外光刻胶、放射线光刻胶、电子束光刻胶和离子束光刻胶
分子量较小的低聚物，或者为可溶形线形聚合物，在分子量 上区别于一般聚合树脂和可聚合单体，为了取得一定的黏度 和合适的熔点，分子量一般要求在1000-5000之间。
23
4.2.1 光敏涂料预聚物
光敏涂料预聚合物是光敏涂料中最重要的 成分之一，涂层最终的性能，如硬度、柔韧性、 耐久性及黏附性等，在很大程度上与预聚物有 关。
重 铬 酸 盐 + 高 分 子
12
根据其在光参量作用下表现出的功能和性质分类：
（1）高分子光敏涂料 （2）高分子光刻胶 （3）高分子光稳定剂 （4）高分子荧光（磷光）材料
（5）高分子光催化剂
（6）高分子光导材料 （7）光致变色高分子材料
（8）高分子光力学材料
13
3.3 光学高分子体系的设计与构成
3、激发态的猝灭
4、分子间或分子内的能量转移过程
5
表 2 —1
光线名称 微 波 波长 /nm 106～107 103～106 800
各种波长的能量
能量 /kJ 10-1～10-2 10-1～102 147 紫外线 光线名称 波长 /nm 400 300 200 能量 /kJ 299 399 599
19
77
20
78
21
22
4.2 光敏涂料的结构类型
浅谈功能高分子材料的研究现状及其发展前景
材料在人们的日常生活中随处可见，材料能否得到高水 平的发展，关系着人们能否获得高质量的生活。人们在日常 生活中通过应用高分子材料，能够获得较多优势，与现代生 产相适应。同时，还能带来较高的经济效益等。因此，功能高 分子材料在工业领域得到了快速的发展。
功能高分子材料源自20世纪60年代，在这一时期属于新 兴领域，在能源领域、电子领域以及生物领域得到了广泛的 应用。目前，随着科学技术在21世纪的不断创新，人们对功 能高分子材料也进行了有机创新，能够为人们带来更加便捷 的生产和生活。 1 功能高分子材料的性能和种类
目前，导热高 分 子材料 分为两 种，分 别为 添 加型以 及 结构型。为了提高高分子材料的导热性能，需要对一些导 热 性 能比 较 好 的 材 料进 行 相 应 的 研究。由于添 加 型导热 高分子材料的研究方式优于结构型高分子材料，目前研究 领域主要集中于添加型。在研究的过程当中，导热率的高 低与填充物以及聚合物基体之间有着密不可分的关系。 相关科 研人员通 过研究人 造 卫 星的高导热绝 缘 胶 黏 剂发 现，名为环氧树脂的导热胶可以有效提高原胶以及膜状胶 的整体性能。 2.7 磁性高分子材料
料，2018，19（3）：233-235. [5]吕海 佳.浅谈化学高分 子材料的应用与发 展前景[J ].云南化工，
2018，45（11）：26-27.
- 73 -
目前，我国对高分子材料进行了相关研究，主要研究内 容包括材料的安全性、对组织和血液的相容性、生物学性 能，提高了其力学、机械、物理等性能。
材料在我国具有较长的研究和发展历史，但是产业发展 规模以及开发研究水平还落后于发达国家。自我国加入WTO 以后，材料产业迎来了更大的挑战和机遇。因此，需要进行 跨部门和学科的有效合作，在国家的大力支持下，引进相关 技术，结合自身优势和能力，重点研究材料在智能化药物控 释以及分子设计等方面的应用[5]。
《光功能高分子材料》课件
VS
环境监测
光功能高分子材料还可以用作环境监测的 探针和传感器，通过检测环境中特定物质 的变化来实现环境质量的实时监测和预警 。
05
光功能高分子材料的未来发
展
新材料开发
高性能光敏树脂
研究开发具有高感光度、高分辨 率和高稳定性的光敏树脂，以满 足3D打印、微纳制造等领域的需 求。
新型光聚合引发剂
探索新型光聚合引发剂，提高光 聚合反应的效率和可控性，促进 光功能高分子材料的发展。
将具有光功能的物质掺入到高分子基质中，形成光功能高分 子复合材料。例如，将荧光染料掺入聚合物中，可制备具有 荧光性能的聚合物材料。
复合制备
将两种或多种高分子材料进行复合，形成光功能高分子复合 材料。例如，将聚合物与无机纳米粒子复合，可制备具有光 催化性能的复合材料。
表面改性与涂层制备
表面改性
通过化学或物理方法对高分子材料表面进行改性，赋予其光功能特性。例如，使 用等离子体处理、紫外光照射等方法对高分子表面进行处理，可提高其光敏性。
《光功能高分子材料 》PPT课件
• 光功能高分子材料简介 • 光功能高分子材料的性质 • 光功能高分子材料的制备方法 • 光功能高分子材料的应用 • 光功能高分子材料的未来发展
目录
01
光功能高分子材料简介
定义与分类
总结词
光功能高分子材料是指具有光学功能的高分子材料，可以根据其特性进行分类 。
详细描述
环保等方向发展。
应用领域
总结词
光功能高分子材料在多个领域都有广泛的应用，如显 示、照明、生物成像等。
详细描述
光功能高分子材料因其独特的性能和广泛的应用前景 ，在多个领域都有广泛的应用。在显示领域，光功能 高分子材料可用于制造液晶显示器、有机电致发光显 示器等；在照明领域，光功能高分子材料可用于制造 高效LED灯具、荧光灯管等；在生物成像领域，光功 能高分子材料可用于荧光探针、生物成像标记物等。 此外，光功能高分子材料还可用于太阳能电池、信息 存储等领域。
吹响几种新型有机高分子材料“集结号”
吹响几种新型有机高分子材料的“集结号”一、高分子分离膜一种用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。
膜电解食盐可减少污染、节约能源；利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。
二、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，可制成各种透镜、棱镜,塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维、感光树脂、光固化涂料及黏合剂等。
例，感光性高分子也称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料。
其结构简式为：已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试推断这两种单体结构简式。
解析：根据题意该感光性高分子材料是一种聚酯，因此从酯基结构中的虚线位置断开，羰基加上羟基，氧上加氢即得单体。
答案：ch2=ch-oh， -ch=ch—cooh三、生物高分子材料是指运用生物技术来合成的高分子材料。
生物高分子材料在性能和环保上比其他材料更具有优势，在21世纪，生物高分子材料将在日常生活用品、服装、医用和农用等各个领域被广泛地应用。
例，聚苯乙烯快餐盒、一次性塑料包装袋和聚氯乙烯农用地膜被视为危害环境的三大“白色公害”。
为解决“白色污染”问题，科学家已开发出60天能自行降解的绿色食品盒（杯）——聚乳酸（）包装材料，该材料所用的原料乳酸可以从甜菜发酵的糖液中提取，然后通过缩聚反应可生成聚乳酸。
聚乳酸的降解可分为两个阶段：首先是纯化学水解成乳酸单体，然后是乳酸单体在微菌的高温下分解生成二氧化碳和水。
试写出第一步反应的化学方程式①__________________________。
解析：由聚乳酸的结构可知它是由乳酸自身发生酯化反应得到的，水解是酯化反应的逆反应：四、医用高分子材料一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能的合成高分子材料。
它与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构。
目前，从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织，例如人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等。
光电功能高分子材料
光电功能高分子材料
光电功能高分子材料是一类重要的材料，在通讯、能源、医疗、环保等领域有广泛的应用。
以下是一些常见的光电功能高分子材料：
1. 有机光电功能高分子材料：如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，具有良好的透明性和加工性能，被广泛应用于光电显示、太阳能电池等领域。
2. 无机光电功能高分子材料：如硫化镉、氧化锌等，具有优异的光电性能和稳定性，被广泛应用于光电转换、光探测等领域。
3. 液晶高分子材料：如胆固醇液晶、硬脂酸液晶等，在电场、磁场等作用下能够表现出明显的光电效应，被广泛应用于光电显示、光存储等领域。
4. 高分子染料：如罗丹明B、荧光素等，具有良好的荧光性能和稳定性，被广泛应用于荧光探针、生物成像等领域。
总之，光电功能高分子材料是一类具有广泛应用前景的材料，其研究和开发对于推动相关领域的技术进步和产业发展具有重要意义。
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光功能高分子材料指在光的作用下能够产生物理(如光导电、光致变色)或化学变化(如光交联、光分解)的高分子材料，或者在物理或化学作用下表现出光特性(化学荧光)的高分子材料。
常见的光功能高分子材料主要有：光导电高分子材料、光致变色高分子材料、高分子光致刻蚀剂、高分子荧光和磷光材料、高分子光稳定剂、高分子光能转化材料和高分子非线性光学材料等。
光功能高分子材料在电子工业和太阳能利用等方面具有广泛应用前景。
1光功能高分子材料及分类光功能高分子材料是指能够对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材料。
表1 光功能高分子材料的分类剂等构成。
光致抗蚀剂：主要包括正性光致抗蚀剂和负性光致抗蚀剂等。
高分子光稳定剂：主要包括光屏蔽剂、激发态狙灭剂抗氧剂和聚合型光稳定剂等。
光致变色高分子材料：主要包括含硫卡巴腙络合物的光致变色聚合物、含偶氮苯的光致变色高分子和含螺苯并吡喃结构的光致变色高分子等。
光导电高分子材料：由光导电聚合物材料构成。
2光功能高分子材料的类别和应用表2 光功能高分子材料的类别和应用3光功能高分子材料的发展概况1954年,美国柯达公司的Minsk等人开发出光功能高分子聚乙烯醇肉桂酸酯,并成功应用于印刷制版。
而现在光功能高分子材料应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面,发展之势方兴未艾。
光功能高分子材料能够对光能进行传输、吸收、储存、转换．塑料光导纤维是利用高分子的光曲线传播性而制成的非线性光学元件。
塑料光纤一般以有机玻璃为芯材，以含氟透明树脂为皮层，用柔软的有机硅树脂进行一次包覆，然后用硬质高分子材料进行二次包覆。
有机玻璃、含氟透明树脂、有机硅树脂都是高分子材料，芯材有高折光率，皮层为低折光率材料。
光纤的直径范围为几十到约1000微米，光纤在光纤芯内通过反复反射而向前传输，由于塑料光纤在目前传输损耗仍较高，主要应用于飞机、舰船和汽车内部的短距离光通信系统。
此外，还应用于光纤显示器、图像的缩小和放大、火焰及高温监视器、光开关、巨点折象器、阅读穿孔卡片、道路标志和装饰照明等。
近来，对有机玻璃采用重氢化技术，已使塑料光纤的传输损耗有所降低，为较长距离应用创造了条件。
以高性能有机玻璃或聚碳酸酯透明塑料的高分子材料为基材制成的光盘，是80年代新开发成功的先进信息、记录、储存元件，适应了激光技术的发展和对大容量、高信息密度记录储存材料的需求既可记录文字数据．又可记录声音和图象。
光盘是利用激光的单色性、相干性进行记录再现的。
光盘的信息储存密度大，是磁带的4000倍、磁盘的250倍、盒式录像带的55倍。
现在光导电光导电高分子材料的应用越来越广泛，用光导电材料制作的静电复印设备越来越受到人们的欢迎，人们使用的也越来越多。
而现在防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一.为了消除工业烟尘污染,首先要知道烟尘排放量,因此必须对烟尘源进行监测,自动显示和超标报警.烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的.如果烟道浊度增加,光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加,到达光检测器的光减少,因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化.把光敏电阻连接到外电路中,在外加电压的作用下,用光照射就能改变电路中电流的大小.灵敏度高,光谱特性好,光谱响应可从紫外区到红外区范围内,体积小,重量轻,性能稳定,价格便宜,因此应用比较广泛.。
而现在越来越多的人都在使用自显影全息记录照相。
它是在透明胶片等支持体上涂一层很薄的光致变色物质( 如螺吡喃,俘精酸酐等) ,其对可见光不感光,只对紫外光感光,从而形成有色影像.分辨率高,不会发生操作误差,影像可以反正录制和消除。
它使用方便快捷，越来越多的人都喜欢它。
另外在国防方面，由于光致变色高分子材料对强光特别敏感,可以制作强光辐射剂.能测量电离辐射,探测紫外线,x射线,γ射线等的剂量.如将其涂在飞船的外部,能快速精确地计量高辐射的剂量.还可以制成多层滤光器,控制辐射光的强度,防止紫外线对人眼及身体的伤害.如果把高灵敏度的光致变色体系指示屏用于武器上,可记录飞机,军舰的行踪,形成可褪色的暂时痕迹。
光致变色高分子材料在国防方面应用越来越广。
在防伪技术方面:防伪技术有两种方法,一是通过直接观察获得,另一种是通过对防伪标示的检查而验证产品的真实性.水印, 全息照片,显微印刷属于第一种,而有机光致变色材料用于防伪系统,属于第二种.其颜色角度效应无法用高清晰度的扫描仪,彩色复印机及其它设备复制,印刷特征用任何其他油墨和印刷方式都无法效仿。
因此光致变色材料在防伪技术方面也得到了广泛的应用。
此外，光致变色高分子材料受不同强度和波长光照射时可反复循环变色的特点,可以制成计算机的记忆存储元件,实现信息的记忆与消除过程,其记录信息的密度大得难以想象,抗疲劳性能好,能快速写入和擦除信息，得到广泛应用。
它还可用作指甲漆,漆雕艺品,T恤衫,墙壁纸等装饰品.还可将光致变色化合物加入到一般油墨或涂料中制成丝网印刷油墨或涂料;还可制成包装膜,建筑物的调光玻璃窗,汽车及飞机的屏风玻璃等,防护日光照射,保证安全.做成护目镜,防止阳光,激光,电焊光的伤害。
光功能高分子材料能够对光能进行传输、吸收、储存、转换,光弹材料利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，用于研究受力结构材料内部的应力分布。
4光功能高分子材料的研究进展光功能高分子材料还包括感光性树脂、光降解材料等。
感光性树脂是在光的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使分子内或分子间产生化学的或结构的变化。
吸收光的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)吸收光能后引发光化学反应来完成。
感光性树脂在印刷布线、孔板制造、集成电路和电子器件加工、精密机械加工及复印、照相等方面的应用愈来愈广泛。
含有光色基团的化合物受一定波长的光照射时发生颜色变化,而在另一波长的光或热的作用下又恢复到原来的颜色,这种可逆的变色现象称为光色互变或光致变色。
已经知道,硫代缩胺基脲衍生物与汞(Hg)能生成有色络合物,是化学分析上应用的灵敏显色剂。
在聚丙烯酸类高分子侧链上引入这种硫代缩胺基脲汞的基团,则在光照时由于发生了氢原子转移的互变异构,发生变色现象。
迄今为止,光致变色高分子的应用开发工作尚处在起步阶段,但其应用前景是十分诱人的。
光致变色材料在全息记录介质、计算机记忆元件、信号显示系统、感光材料等方面有广泛的应用。
例如,可作为窗玻璃或窗帘的涂层,从而调节室内光线;可作为护目镜从而防止阳光、激光以及电焊闪光等的伤害;在军事上,可作为伪装隐蔽色或密写信息材料;还可作为高密度信息存储的可逆存储介质等。
我国已把光致变色材料列入863 高科技计划,国内一些单位已相继开展这方面的工作并已取得可喜的成果。
为了解决高分子废弃物所造成的公害,研究了用时稳定,不用时在阳光暴晒下能发生降解的光降解高分子。
要实现这种光降解,一是直接合成能被光降解的高分子;另一种方法是加入能促进降解的试剂。
在聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中加入0105 %的光降解剂(如乙醛基水杨酸的铁、锰、铜盐) ,约经100h ,这些聚合物就发生降解。
又如将塑料浸入5 %～410 %的三氯丙酮或六氯丙酮的丙酮溶液中,浸30s后,再在室外暴晒2～3 天,即失去强度,一碰就碎。
而光降解材料主要可应用于两个方面,一是包装材料,二是农业应用薄膜。
5展望21世纪人类社会将进入高度信息化的社会，光与半导体相融台的高技术将引人注目。
高分子材料的光功能特性引起科学界和工业界的兴趣。
高分子材料的功能特性主要有：①化学变换功能(感光树脂、光学粘接剂、光硬化剂等)。
②物理变换功能(塑料光纤、光盘、非球面透镜、非线性光学聚合物、超导聚合物等)。
②医学化学功能(抗血栓性聚合物、人工畦器等)。
④分离选择功能(微多L膜、逆透过膜等) 由此可见，具有光功能的高分子材料占居多数，它们的产品在市塌占有的份额很大。
像非线性高分子材料这样的尚未达到实用化的高分子材料更是为数众多该材料的通光功能与光的化学、物理变化功能是有很大差别的。
前者的典型代表是光纤和各种透镜。
对这些材料不殴要求透明性强。
如要求光纤材料从可见光到近红外光范围内的透明性极其严格。
标准的塑料光纤(POF)是由PMMA制成的，具c—H基，故不能避免红外吸收。
为了提高透明性而研制羝化物光纤。
用于制作透镜的材料必须具南高范围的折射率和分散特性这一点，有机高分子材料与无机玻璃类材料相此，前者处于劣势。
塑料材料具有优良的成形性，宜用来生产诸如形状复杂的非球面透镜等高性能透镜。
CD用的透镜，主要是用PMMA材料制作。
制作透镜用的PMMA工业材料市塌规模看好要求它具有优良的耐热性和低的吸水性其中具有脂环式结构的塑料市埸将有扩大趋势。
产品的薄型化要求具有高折射率的材料。
获得优良的成像性需要采用低双折射率材料。
对光盘基板材料的功能也应十分重视，正在积极开发不产生双折射的各向同性塑料材料。
同时致力于开发具有优良光学特性和折射率分布特性的塑料。
塑料光纤与石英光纤相比．它的传输距离和带宽特性很差。
由于POF是用高折射率的PMMA作芯t 用低折射率的氟塑料作包层，这种两层结构会引起模分散它的最大传输速度为lOMbit／秒，与石英光纤的10Ghit／秒传输速度相比，实在是太小了。
上述第①种功能是基于光照射后的高分子材料的重合硬化。
开展利用紫外线下瞬时重台的涂料、粘接剂等研究不容忽视。
要求光学粘接剂能把尺寸为数m的石英光纾精密固定。
要求它具有低收缩性和折射率特性。
DRAM将向大容量化发展，由4Mbit 发展到64Mbit、256Mbit2l世纪初将达到1Gbit，需要重视光源和短渡长的光，为此要大力开发高性能感光聚合物。
而现有包装材料大约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。
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。