功能高分子材料 教学课件 ppt 作者 焦剑、姚军燕 主编 第5章 光功能高分子材料.pptx
第五章光功能高分子材料
第五章光功能高分子材料_概述
·5.1概述
·5.1.1光功能高分子材料及其分类
●光功能高分子材料：对光能具有传输、吸收、存储、
转换等功能的一类高分子，在光的作用下能表现出特
殊的性能。
●光物理材料：着眼于材料对于光的物理输出和转化特
性，包括光的透过、传导、干涉、衍射、反射、散射、
折射等普通光物理特性，在强光作用下所产生的非线
性光学、光折变、电光、磁光、光弹等效应，以及在
材料吸收能量后，以非化学反应的方式将能量转化为
其它形式的能的特性。如线性光透射材料、有机非线
性光学材料、高分子光弹材料、高分子电光材料、光
折变材料、光致发光材料、光导电材料等。
第五章光功能高分子材料_概述
●光化学材料：侧重于材料在光的作用下所发生的光化
学变化，如光交联、光分解、光聚合、光异构等反应，
将使材料的颜色、溶解性、表面性能、光吸收特性等
发生相应的变化。如感光树脂、光固化涂料及胶粘剂、
光致变色材料等
·常用的光功能高分子材料
·1)光敏涂料：当聚合物在光照射下可以发生光聚合
或者光交联反应，有快速光固化性能，可作为材料表
面保护。
·2)光刻胶或光致抗(诱)蚀剂：在光的作用下可以
发生光光交联或者光降解，反应后其溶解性能发生显
著变化的聚合材料，具有光加工性能。
第五章光功能高分子材料_概述
·3)高分子光稳定剂：能够大量吸收光能，并且以无
害方式将其转化成热能，以阻止聚合材料发生光降解
和光氧化反应，这种加入高分子材料中具有抗老化作
用的材料被称为光稳定剂
·4)高分子荧光剂和高分子夜光剂：荧光或磷光量子
效率较高的聚合物，具有光致发光功能，可用于各种
分析仪器和显示器件的制备
·5)光能转换聚合物：能够吸收太阳光，并具有能将
太阳能转化成化学能或者电能的装置，称为光能转换
装置，其中起能量转换作用的聚合物称为光能转换聚
合物。可用于制造聚合物型光电池和太阳能水解装置
第五章光功能高分子材料_概述
·6)光导电材料：在光的作用下电导率能发生显著变
化的高分子材料，可用于光检测元件、光电子器件和
用于静电复印。
·7)光致变色高分子：聚合物在光作用下波长发生明
显变化，使材料外观颜色发生变化
·8)光学塑料与光纤：对光进行透过和传输
·9)有机非线性光学材料：在强光作用下表现出明显
超极化性质，具有明显二阶或三阶非线性光学性质的
高分子材料，具有光倍频、电折射控制、光频率调制
等性质，是光电子工业的重要材料
·10)高分子光力学材料：光作用下材料分子结构的变
化引起材料外形尺寸变化，从而发生光控制机械运动
第五章光功能高分子材料_概述
·材料的光学特性：
·光的传播方式：在光的能量损失很小或频率变化不
大的情况下，光在介质中发生传播方向上的偏转或
速度上的减缓现象，如光折射、散射、双折射和旋
光等。取决于化学结构与材料的形态。
·能量转换方式：如降解、交联等光化学反应中光能
与化学能的转换、光电效应中光能与电能的转换等，
其中原子和分子是光能与其它能量形式相互转换过
程的基本载体单元，因此这种特性与材料的化学结
构相关。
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·5.1.2光物理和光化学原理
·原理：包括高分子在内的许多物质吸收光子以后，
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
反应或者光降解反应光化学；变化也可以是物
理的，如光致发光或者光导电现象光物理。
·一.光吸收和分子的激发态
·光量子：不同频率或波长的光有其最小的能量微粒，
光以光量子为单位被吸收的，一个光量子的能量由
下式表示：
第五章光功能高分子材料_概述
·物质对光的吸收程度即透光率T可以用Beer-
Lambert公式表示：
·ε:摩尔消光系数，表示该种物质对光的吸收能力，
仅与化合物的性质和光的波长有关。I为透射光强度，
I₀为入射光强度，c为分子摩尔浓度，1为称程长度。
上述公式仅对单色光严格有效。
·光密度D:
第五章光功能高分子材料_概述
·发色团：光的吸收需要一定的分子结构条件，分子中对
光敏感，能吸收紫外和可见光的部分被称为发色团
·激发态：当光子被分子的发色团吸收后，光子能量转