Металлополимерный нанокомпозит на основе полипараксилилена и наночастиц серебра для оптоэлектроники (1090634)
Текст из файла
На правах рукописиБогинская Ирина АнатольевнаМеталлополимерный нанокомпозит на основеполипараксилилена и наночастиц серебра дляоптоэлектроники05.17.06 - технология и переработка полимеров и композитов05.16.06 - порошковая металлургия и композиционные материалыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква - 2012РаботавыполненавМосковскомгосударственномуниверситететонкиххимических технологий имени М.В. Ломоносова на кафедре химии и технологиипереработки пластмасс и полимерных композитов и в Институте теоретической иприкладной электродинамики РАН.Научные руководителидоктор технических наук, профессорСимонов-Емельянов Игорь Дмитриевичкандидат технических наук, доцентРыжиков Илья АнатольевичОфициальные оппонентызаведующая кафедрой химии и технологии переработкиэластомеровМосковскогогосударственногоуниверситета тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова,доктортехническихнаук,профессорЛюсова Людмила Ромуальдовнадоцент кафедры квантовой электроники Московскогогосударственного университета имени М.В.
Ломоносова,доктор физико-математических наукМурзина Татьяна ВладимировнаВедущая организация:ОАО «Институт пластмасс имени Г.С.Петрова»Защита состоится "26"декабря 2012 г. в __ч. __ мин.На заседании Диссертационного совета ДМ 212.120.07 при МИТХТ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119831, г.
Москва, ул.М. Пироговская, д. 1., ауд. А-302.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В. ЛомоносоваАвтореферат разослан "___"___________2012 г.Отзывы и замечания просим направлять по адресу: 117571, г.Москва, пр.Вернадского,86,МИТХТ им.Ломоносова, ученому секретарюУченый секретарьдиссертационного совета ДМ 212.120.07,доктор физ.-мат. наук, профессорВ.В. Шевелев2Общая характеристика работыАктуальность работыВ настоящее время одним из приоритетных направлений является созданиеновых оптических материалов на основе полимеров и наночастиц металлов дляоптики и оптоэлектроники. Предлагаемые материалы относятся к классунанокомпозитов, характеризующихся расширенным диапазоном оптических ифизико-химических свойств.
Введение в полимерную матрицу частиц металлананометрового размера позволяет создавать материалы с новыми сенсорными,оптическими, электрофизическими и каталитическими свойствами, что являетсяприоритетной задачей оптоэлектроники. Новые свойства в нанокомпозитахопределяются в значительной степени размерным фактором частиц. При размерахчастиц металла до 10 нм в металлах вследствие квантования появляются новыеоптические и электрофизические свойства. Введение наночастиц металларазмером до 10 нм в полимерную матрицу позволяет создавать оптическиепокрытиясновымисвойствами,обусловленнымиэлектродинамическимвзаимодействием квантовых точек металла друг с другом и с полимернойматрицей.Технология газофазного криохимического синтеза (ГКС) является наиболееперспективнойдлясозданияметаллополимерныхнанокомпозитовснаноразмерным распределением частиц в полимерной матрице.
КонтролируемыйГКС позволяет создавать нанокомпозитные покрытия полимер-металл требуемойтолщины с заданными параметрами микроструктуры и диапазоном измененияоптических и энергетических характеристик.Металлополимерный нанокомпозит на основе полипараксилиленаинаночастиц серебра (ППК-Ag) является перспективным материалом для созданияизделий оптоэлектроники. Исследование микроструктуры нанокомпозита наоснове ППК-Ag и влияния ее параметров на комплекс оптических иэлектрофизическихсвойствявляетсяактуальной3задачей.Практическоеприменение таких материалов определяется их составом, структурой и новыминаноразмерными свойствами.Целью работы является получение методом газофазного криохимическогосинтеза полимерного нанокомпозита на основе ППК-Ag с регулируемымипараметрами дисперсной микроструктуры, энергетической структуры и новымсочетаниемоптическихиэлектрофизическихсвойствдляизделийоптоэлектроники.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиеосновные задачи:- исследовать влияние технологических параметров ГКС на распределениенаночастицАgвполимернойматрицеимикроструктурупокрытий,формирующихся из ППК-Аg;-разработатьпрограммукомплексногоисследованияиизучитьмикроструктуру покрытий из нанокомпозитов ППК-Ag с помощью оптическихметодов и зондовой микроскопии;- провести исследование энергетической структуры ППК-Ag и установитьосновныезависимостиоптическихиэнергетическиххарактеристикнанокомпозита ППК-Ag от основных и обобщенных параметров дисперснонаполненной микроструктуры;- исследовать влияние наночастиц серебра на физико-механическиесвойства поверхности покрытий из нанокомпозита ППК-Ag;- изучить оптические свойства нанокомпозитов ППК-Ag, установитьдиапазон изменения его оптических характеристик и провести расчеты посозданию интерференционных фильтров с новыми характеристиками дляоптоэлектроники.Научная новизна заключается в комплексном исследовании технологии,структурных, энергетических и оптических свойств нанокомпозитов на основе4ППК-Ag на разных размерных и энергетических уровнях и установлениифундаментальных зависимостей состав – структура – свойство для созданияматериалов оптоэлектроники.- установлены оптимальные технологические параметры ГКС (температураи скорость испарения, температура и время полимеризации) формированиястабильных наноструктур в покрытиях на основе ППК-Ag с разным содержаниемнаночастиц серебра;- доказано, что наночастицы Ag в процессе ГКС (полимеризации)вытесняются в межглобулярный объем полимерной матрицы и образуют областис повышенной концентрацией наночастиц, изолированных друг от другаполимерной оболочкой, о чем свидетельствует отсутствие металлическойпроводимости в системе ППК-Ag;- показано, что при увеличении содержания наночастиц серебра от 1,4 об.
%размером ~ 1-2нм до 7 об. % в нанокомпозите происходит переход ихраспределения от узкого мономодального к широкому бимодальному, что связанос образованием агломератов из наночастиц размером ~ 6-12 нм в объемеполимерной матрицы и перестройкой микроструктуры нанокомпозита ППК-Ag;- установлено, что излучательные и оптические свойства системы ППК-Agпри увеличении содержания наночастиц изменяются и на концентрационнойзависимости интегральной интенсивности катодолюминесценции, величинызапрещенной зоны, интегральной плотности состояний наблюдается максимумпри содержании 6,3 об. % Ag, что связано с переходом распределения наночастицAg от мономодального к бимодальному и наличием в материале наночастицразных размеров, различающихся энергетическими характеристиками и наличиеммежглобулярных областей с повышенным содержанием наночастиц Ag;- впервые получены дисперсионные зависимости действительной (n) имнимой (k) частей коэффициента преломления для ППК-Ag с содержаниемнаночастиц серебра 3,5 – 10,5об.
% в диапазоне длин волн 350 -2000 нм и5показано, что диапазон изменения n и k существенно расширяется и составляет –1,4 – 2,4 и 0,24 – 0,6 соответственно.Практическая значимость работы заключается в-разработкесовременныхкомплексногоподходаинструментальныхметодовкисследованиюпараметровспомощьюмикроструктуры,энергетических, оптических и электрофизических свойств наноматериалов наоснове ППК-Ag;- получении по технологии ГКС нанокомпозитов на основе ППК-Ag состабильной структурой и воспроизводимыми свойствами для оптоэлектроники;- оптимизации составов и микроструктуры наноматериалов на основе ППКAgдляполученияматериаловоптоэлектроникисрегулируемымиэнергетическими, оптическими и электрофизическими характеристиками;- в определении на основе анализа температурных зависимостей удельногообъемного электрического сопротивления энергетической природы полимера инанокомпозитов ППК-Ag, которые можно рассматривать как широкозонныеполупроводниковые материалы;-вразработкеспециальнойпрограммыдлярасчетаоптическиххарактеристик - дисперсионных зависимостей действительной (n) и мнимой (k)частей коэффициента преломления нанокомпозитов ППК-Ag по данным спектровотражения и пропускания;- в проведении расчетов моделей интерференционных отрезающихфильтров на основе нанокомпозитов ППК-Ag для различных диапазонов длинволн (350-2000нм, 350-800нм 350-1300нм) с резкой границей отрезания ипропусканием 70 - 90%, с простой архитектурой, по ряду своих характеристикпревосходящих зарубежные аналоги фильтров.6Апробация работыУчастие в конференциях: конференции молодых ученых «Ломоносов –2010, 2011, 2012», МГУ им.
М. В. Ломоносова, Москва; Международнойконференции молодых ученых и специалистов SPO – 2011, Киев; ежегоднойконференции ИТПЭ РАН - 2010, 2011, 2012, Москва; МеждународнойконференцииICMAT-2011,Сингапур;Международнойконференции«Наукоемкие химические технологии – 2012», Тула.ПубликацииПо теме работы опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи врецензируемых журналах из списка ВАК и 12 тезисов докладов.Личный вклад автораПредставленные в диссертации результаты получены лично автором впроцессе проведения экспериментов по технологии получения покрытий изнанокомпозитовППК-Ag,изучениюмикроструктуры,оптических,энергетических и электрофизических характеристик, выполненных расчетов,обобщений и анализа всего массива экспериментальных данных, а такжеформулировании выводов и рекомендаций.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, литературного обзора и постановки задачисследования; трех глав, содержащих оригинальные результаты; выводов; спискацитируемойлитературыиприложения,содержащегоактовнедренииоригинальных результатов диссертационной работы, содержит 119 страницмашинописного текста, включает 60 рисунков, 7 таблиц и 104 наименованиялитературы.7СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведениисодержитсяобоснованиенеобходимостиразработкиметаллополимерных нанокомпозитов ППК-Ag, а также представлено состояниенауки и достижений в области создания металлополимерных нанокомпозитов дляоптоэлектроники.Глава 1.
Оптические и электронные свойства дисперсно-наполненныхнанокомпозитов полимер-металлВ литературном обзоре «Оптические и электронные свойства дисперснонаполненныхнанокомпозитовполимер-металл»приведенымоделитеоретического описания структуры и свойств нанокомпозитов типа полимер –металл и сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.Представлены основные результаты исследования влияния различных методовполучения дисперсно-наполненных нанокомпозитов (ДННК) полимер-металл (ПМе) на их оптические и электрофизические свойства.
Приведены результатыисследованийисследованияэлектрофизическихэнергетическойсвойствнанокомпозитовструктурыДННКнаирезультатыосновеП-Ме.Проанализированы излучательные свойства нанокомпозитов. На основаниилитературныхданныхобоптическихиэлектрофизическихсвойствахнанокомпозитов были сформулированы задачи для проведения исследованийметаллополимерного нанокомпозита на основе ППК-Ag.Глава 2.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
