Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất nhiệt và quang học của các vật liệu hợp thành hữu cơ-vô cơ polyurea/silica mới
Tóm tắt
Các vật liệu polymer quang học hiện tại cho sự phát triển laser sợi tiên tiến dễ bị suy thoái do nhiệt sinh ra trong quá trình sử dụng công suất cao. Một vật liệu thay thế cho việc tách ánh sáng đã được khảo sát để khắc phục vấn đề này bằng cách xem xét các đặc tính quang học và vật lý như truyền/thu, chỉ số khúc xạ, độ dẫn nhiệt và độ ổn định nhiệt. Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng của hai loại ORMOSIL polyurea/silica mới (ORganically MOdified SILicates) phù hợp với ứng dụng quang học nhiệt độ cao (lên đến 300 °C) được báo cáo ở đây. Phương pháp tổng hợp một bước, ở nhiệt độ phòng được dựa trên các bis-đisocyanate có sẵn thương mại và một amino-silane. Các vật liệu này thể hiện các đặc tính kết hợp của cả thủy tinh và polymer bằng cách hiển thị độ trong suốt quang học trên một dải bước sóng rộng từ rìa của UV (250 nm) đến tận NIR (2,000 nm), các chỉ số khúc xạ trong quang phổ khả kiến (n = 1.50–1.63), độ dẫn nhiệt là 0.26 ± 0.09 W/mK (ORMOSIL-A) và 0.27 ± 0.07 W/mK (ORMOSIL-B), và độ ổn định nhiệt lên đến 300 °C. Các vật liệu hybrid được phát hiện dễ dàng để chế biến thành phim nhưng đúc dày (>2 mm) có tỷ lệ nứt gia tăng và thời gian làm cứng kéo dài. Mặc dù điều này là điển hình cho hóa học sol-gel, các thành phần hữu cơ của ORMOSILs làm giảm hiệu ứng này so với các sol-gel vô cơ hoàn toàn. Ảnh hưởng của lão hóa nhiệt đến các thuộc tính của vật liệu cũng sẽ được trình bày, cũng như một so sánh giữa các vật liệu này và vật liệu tách ánh sáng hiện có.
Từ khóa
#polymer quang học #laser sợi #vật liệu hợp thành hữu cơ-vô cơ #chỉ số khúc xạ #độ dẫn nhiệt #ổn định nhiệtTài liệu tham khảo
Li CY, Tseng JY, Morita K, Lechner CL, Hu Y, Mackenzie JD (1992) ORMOSILS as matrices in inorganic-organic nanocomposites for various optical applications. Proc SPIE 1758:410–419
Sanchez C, Julian B, Belleville P, Popall M (2005) Applications of hybrid organic-inorganic nanocomposites. J Mater Chem 15:3559–3592
Schottner G (2001) Hybrid sol-gel-derived polymers: applications of multifunctional materials. Chem Mat 13:3422–3435
Zhang G, Chen Y, Li H, Xie Y (2000) Preparation of silica-based inorganic-organic hybrid membranes via the sol-gel route. J Sol–Gel Sci Technol 19:425–428
Kim JS, Yang SC, Bae BS (2010) Thermal stability of sol-gel derived methacrylate oligosiloxane-based hybrids for LED encapsulants. J Sol–Gel Sci Technol 53:434–440
Han YH, Taylor A, Mantle MD, Knowles KM (2007) Sol–gel-derived organic–inorganic hybrid materials. J Non-Cryst Solids 353:313–320
Scortanu E, Nicolaescu L, Caraculacu AA, Caraculacu G (2000) Dibenzyl structure on the macromolecular chain. XII. Polyureas: structure-property relationships. Polym Int 49:881–887
Miyamoto M, Takashima Y, Kimura Y (1998) Preparation of novel thermally stable polyurea by the cationic ring-opening isomerization polymerization of polycyclic pseudourea. Macromolecules 31:6822–6827
Gvishi R (2009) Fast sol–gel technology: from fabrication to applications. J Sol–Gel Sci Technol 50:241–253
Que W, Zhou Y, Lam YL, Chan YC, Tan HT, Kam CH (2000) Sol-gel processed silica/titania/ÿ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane composite materials for photonic applications. J Electron Mater 29:1052–1058
Que W, Zhou Y, Lam YL, Chan YC, Kam CH (2000) Optical and microstructural properties of sol–gel derived titania/organically modified silane thin films. Thin Solids Films 358:16–21
Innocenzi P, Martucci A, Guglielmi M, Armelao L, Pelli S, Righini GC, Battaglin GC (1999) Optical and surface properties of inorganic and hybrid organic–inorganic silica–titania sol–gel planar waveguides. J Non-Cryst Solids 259:182–190
Chang CC, Chen WC (2001) High-refractive-index thin films prepared from aminoalkoxysilane-capped pyromellitic dianhydride–titania hybrid materials. J Polym Sci A 39:3419–3427
Lee LH, Chen WC (2001) High-refractive-index thin films prepared from trialkoxysilane-capped poly(methyl methacrylate)–titania materials. Chem Mater 13:1137–1142
Houbertz R, Domann G, Cronauer C, Schmitt A, Martin H, Park JU, Fröhlich L, Buestrich R, Popall M, Streppel U, Dannberg P, Wächter C, Bräuer A (2003) Inorganic–organic hybrid materials for application in optical devices. Thin Solid Films 442:194–200
Yang Y (2007) Thermal conductivity. In: Mark JE (ed) Physical properties of polymers handbook. Springer, New York, pp 155–164
Shea KJ, Loy DA (2001) Bridged polysilsesquioxanes. molecular-engineered hybrid organic-inorganic materials. Chem Mater 13:3306–3319