Исследование процессов формирования малоразмерных и объемных полимерных элементов в фотоотверждаемых композиционных материалах

• Автор: Булгакова, Вера Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Методы получения малоразмерных и объемных полимерных элементов и используемые материалы

1.2 Обоснование цели и задач работы

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ МИКРОСТРУКТУР В ПЕРИОДИЧЕСКОМ СВЕТОВОМ ПОЛЕ

2.1 Методика исследований

2.2 Закономерности и механизмы формирования объемных микроструктур в периодическом световом поле

2.3 Использование результатов

2.4 Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР В ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОМ ПОЛЕ
3.1 Исследование процессов формирования периодических структур методом интерференционной литографии
3.2 Исследование процессов голографической записи в фотоотверждаемых акрилатных композициях
3.2.1 Исследование кинетики и механизмов голографической записи в композициях с различным составом
3.2.2 Влияние характеристик интерференционного поля на процесс формирования и дифракционные свойства структур
3.2.3 Влияние последующей засветки и температуры на дифракционные свойства структур
3.2.4 Применение результатов

3.3 Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРЕХМЕРНОЙ КОНФИГУРАЦИИ
4.1 Формирование объемных элементов
при проекции двумерного распределения интенсивности излучения на поверхность объемного материала
4.2 Формирование элементов трехмерной конфигурации при проекции трехмерного распределения интенсивности излучения в объем
фотоотверждаемого материала
4.3.Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Интенсивное развитие информационных систем, систем связи, приборостроения выдвигает возрастающие требования к элементам приборов и систем и технологиям их получения. В последние годы наблюдается интерес к технологиям, обеспечивающим сочетание высоких оптических характеристик с высокими экономическими показателями. К таким технологиям относятся полимерные технологии. В настоящее время исследования многих ведущих мировых научных центров направлены на разработку методов и технологий получения полимерных элементов, что определяется, как преимуществами полимерных технологий, так и востребованностью полимерных элементов в различных областях науки и техники: электроника, связь, микромеханика, медицина, биология, информационная и лазерная техника, химия, приборостроение. Основные тенденции характеризуются направленностью на уменьшение размеров элементов — микро- и нанотехнологии, а также 3-0 технологии. Среди многообразия востребованных конфигураций особое место занимают периодические структуры. Элементы периодической конфигурации находят применение в качестве селектирующих элементов, элементов управления световыми пучками, в том числе, в волоконных линиях связи, фотонных кристаллов, брэгговских структур, микрорезонаторов лазеров.
Прогресс полимерных технологий, в значительной степени определяется характеристиками и свойствами материалов. Диссертационная работа ориентирована на использование фотоотверждаемых материалов — композиций на основе акрилатных мономеров и нанокомпозитов, разрабатываемых на кафедре Инженерной Фотоники Университета ИТМО. Интерес к процессам фотоотверждения и фотоотверждаемым материалам связан с тем, что формирование полимерных элементов происходит в результате только светового воздействия или требуются относительно простые процессы последующей

Установленная кинетика формирования элементов периодической структуры определяется следующими основными процессами, связанными с радикальным механизмом полимеризации. Полимеризация в освещенной области и формирование элементов начинается, после «выжигания» кислорода, присутствующего в композиции в растворенном состоянии - взаимодействия молекул кислорода с фоторадикалами. Процесс начинается с образования узкой отвержденной области. Начальный поперечный размер этой области и степень ее уширения в процессе дальнейшего роста элементов - конечная ширина элемента определяются количеством кислорода, диффундирующего из неосвещенных областей - промежутков между элементами в область фотополимеризации (рисунок 19). При малых размерах промежутков кислород расходуется быстро, что определяет высокую скорость роста элементов в поперечном направлении и увеличение конечных размеров. С увеличением расстояния между элементами в результате увеличения концентрации кислорода и его диффузии из удаленных областей уменьшается скорость роста ширины элементов и конечные поперечные размеры.
I. | ' | ' *111 1**
®--------_ _-_ тш м в МММ ^ н н н н м в М Ш М Н ШШ М
[, .............................................. ПП1Ш
увеличение ЭКСПОЗИЦИИ ят^.
Рисунок 19 - Модель формирования периодической структуры при изменении расстояния между световыми областями
В процессе формирования объемных периодических структур влияние процесса кислородного ингибирования является позитивным с точки зрения получения малоразмерных элементов. Позитивное действие кислородного ингибирования или степень уменьшения поперечных размеров определяется соотношением размеров наложенной световой области, определяющих