[00765942]光电功能性新型共轭聚腈高分子材料的合成

光电功能性共轭高分子一般指主链具有π－电子大共轭体系的聚合物，如聚乙炔、聚苯胺、聚苯基乙炔、聚吡咯、聚吩等，此类聚合物主链均为－（Ｃ＝Ｃ）＜，ｎ＞－共轭结构，它们大多数难溶于常用溶剂，不易加工，不易形成自身能支撑的膜，从而给性能表征和应用研究带来困难。他们课题组采用等离子体聚合技术合成了一系列聚腈类高分子，所得聚合物不仅分子量高，易于成膜，而且具有较高的三阶非线性光学性能和较快的响应速度，这在国内外均属首创。该项目是国家自然科学基金资助项目。国内外对聚腈高分子报导仅限于聚合反应的基础研究。Ｋａｂａｎｏｖ等报导过腈类单体在各种金属卤化物作用下的聚合，但聚合产物的结构及分子量表征未见报道。国内中科院化学所，兰州大学等单位采用类似的催化体系研究了苯基腈等的聚合，得到的产物多为含环化三聚体结构的复合物，只有在高温和催化剂用量相当大的情况下，才能得到一定量的聚腈，因此，他们都是从聚合反应和性能表征方面进行研究，而所得聚合物由于成膜性能差，无法作为光电功能性高分子材料应用。他们用等离子体法合成了一系列共轭聚腈，如聚苯腈、聚氨基苯腈、聚硝基苯腈、聚羟基苯腈和聚甲氧基苯腈等，所得聚合物不仅分子量较高（相对于化学聚合法），易于成膜，而且具有较高的三阶非线性光学系数与较快的响应速度。用ＦＴＩＲ（傅立叶红处）、ＵＶ（紫外）、元素分析方法确定了它们的化学结构，采用Ｘ－射线衍射、扫描电镜、ＳＴＭ（隧道扫描电镜）等研究了其膜形态及聚集态结构，用ＧＰＣ及ＶＰＯ法测定了它们的分子量。采用飞秒时间分辨光克尔效应方法研究了它们的三阶非线性光学性能及其与结构、分子量的关系，初步采用计算机模拟和量化计算，发现每种聚腈分子的二阶超极化率随平均聚合度增大呈指数上升，当聚合度增大到一定程度，其趋势于“饱和”。通过聚腈类高分子量化计算，求得其三阶非线性光学系数，有望通过分子设计获得三阶非线性光学性能更优异的聚腈类高分子材料。随着科学技术的迅速发展，研究容量大，响应速度快的非线性光学材料，用于信息的高密度存储系统，作为光开关、光调剂、光计算等器件，这对开发新一代光子计算机有着至关重要的作用。目前使用的电子计算机均采用电开关、电子调制和电子计算，这在运行速度和存储信息量方面受到一定限制。而光子计算机不仅运行速度，而且容量大大增加，定将满足高科技领域的发展需要。而他们研究的光电功能性新型共轭聚腈高分子材料正是瞄准这一需求，具有广阔的应用前景。目前所得的材料成膜性较好，三阶非线性光学系数值已达（１０＜’－１３＞ｅｓｕ），可见已很有应用前景。而目前国内外科技人员正努力开发研究，竞争十分激烈。他们在这方面已有很好的基础，只要进一步投入（主要是经费资助），在现有基础上通过分子设计可开发研制出具有更优异性能的聚腈高分子材料。