КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 18-73-00226

НазваниеГибридный фотополимерный материал

Руководитель Деревянко Дмитрий Игоревич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-302 - Структура и свойства полимеров, многокомпонентных полимерных систем

Ключевые слова Гибридные фотополимерные материалы, акрилатные мономеры, силоксаноыве олигомеры, тиол-еновая фотополимеризация, комлплекс с переносом заряда, термооптический коэффициент, коэффициент температурного расширения, атермолизация, дифракционные оптические элементы.

Код ГРНТИ31.15.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящее время разработка и создание элементов дифракционной оптики является актуальной задачей. Дифракционные элементы предлагают новые возможности улучшения качества изображения, уменьшения количества, цены и веса оптических компонентов. Для их широкого внедрения в различные системы и приборы актуальной задачей является разработка методов получения механически и химически стойких поверхностных микроструктур. На сегодняшний день активно разрабатываются и исследуются гибридные фотополимерные органически-неорганические материалы. Гибридные органически-неорганические фотополимерные материалы обладают рядом достоинств: повышенная прочность, оптическая прозрачность, химическая устойчивость к растворам щелочей и кислот. Свойства таких материалов зависят от состава и могут плавно и целенаправленно варьироваться при изменении соотношения компонентов в исходной фотополимерной композиции. Так ранее в работе было проведено исследование оптических и термооптических характеристик гибридного фотополимерного материала на основе тиол-силоксановых и акрилатных олигомеров [J. Mater. Sci. 2015, v. 50, No. 23, p. 7544-7556., Автометрия, 2016, N 2, с. 88-96]. Авторами был осуществлен синтез тетраакрилатного (ТА) мономера и тиол-силоксанового (ТС) олигомера и продемонстрировано, что изменение их соотношения в составе гибридной фотополимерной композиции (ГФК), а также способа введения ТС в ФПК дает возможность варьировать модули упругости фотополимерных пленок при комнатной температуре в диапазоне 1,16 – 1,88 ГПа, температуры стеклования - 78 – 133°С, термооптического коэффициента (ТОК) - от 0.66*10-4 до -0.7*10-4 K-1 и коэффициента линейного теплового расширения (КТР) - от 0,7*10-4 до 0,5*10-4 K-1. В данных работах было отмечено, что достигнутые физико-химические параметры ГФМ позволяют в перспективе создавать атермолизованные механически прочные микрооптические компоненты. Среди разрабатываемых гибридных фотополимерных материалов наиболее известным и коммерчески доступным является материал Ormocer (Германия), включающий несколько вариантов композиций для различных технологий изготовления микрооптических компонентов [Hybrid Polymers // Micro resist technology. URL: http://microresist.de/]. Стоит отметить, что продажа полимеров Ormocer в виде однокомпонентного состава, сразу пригодного для фотополимеризации, не позволяет потребителю самому создавать материал со свойствами, оптимальными для заданного типа микрооптических элементов. Проект направлен на решение фундаментальной проблемы создания отечественного гибридного материала, для получения устойчивых к изменению температуры дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Для записи дифракционных оптических элементов и других микроструктурных компонентов широкое распространение получили установки с длиной волны лазерного излучения в УФ, синей, и зеленой областях спектра. Как правило, в УФ и синей областях спектра используются твердотельные лазеры с диодной накачкой (λ=375, 405, 473 нм) с мощность до 100 мВт, а в зеленой области - лазеры Nd-YAG (λ=532 нм) и волоконные лазеры (λ=540 нм), мощностью до 10 кВт [ФОТОНИКА 4/2007 Эффективный 10-кВт Nd:YAG-лазер с диодной накачкой]. Мощные лазеры могут быть использованы для интерференционной записи дифракционных элементов большого размера. Таким образом, разработка фотополимерного материала, обладающего чувствительностью в широкой области спектра (355-550 нм) является актуальной задачей, решение которой позволило бы использовать фотополимерный материал для записи ДОЭ с помощью различных лазерных установок. Как правило, чувствительность фотополимерного материала в широкой области спектра достигается комбинацией фотоиницирующих систем (ФС), в которой каждая ФС отвечает за поглощение материала в определенной спектральной области [Pat.2014/0127611 A1 US, CPC G 03 H 1/02. /Samsung electronics co., Pub. 08.05.2015.]. В связи с этим, актуальной задачей является создание фотополимерной композиции с использованием однокомпонентной фотоиницирующей системы (фотоинициатора). Автором проекта предлагается новое решение данной проблемы: образование комплекса с переносом заряда (КПЗ) между компонентами фотополимерного материала, олигомерным мономером и фотоинициатором, поглощающими по отдельности в УФ области. При образовании КПЗ происходит значительное углубление окраски, а также рост ее интенсивности, т.е. происходит сдвиг электронного спектра поглощения, соответствующего переносу заряда, в более длинноволновую область. Таким образом, особенностью записи ДОЭ с использованием КПЗ является то, что она может быть осуществлена в области спектра соответствующей генерации второй гармоники мощных Nd:YAG и волоконных лазеров. Основной целью проекта является решение фундаментальной проблемы создание отечественного гибридного фотополимерного материала для лазерной записи атермализованных дифракционных оптических компонентов в области мощных Nd-YAG и волоконных лазеров путем использования области поглощения КПЗ сформированными донорно-акцепторными компонентами ГФК. Отличительной особенностью проекта является то, что помимо разработки нового материала в нем будет продемонстрирована возможность создания опытных образцов записанных оптических элементов на основе отечественного гибридного фотополимерного материала. Предлагаемый проект лежит на стыке двух отраслей знания: 03 –«Химия и науки о материалах» и 09 – «Инженерные науки». Выполнение проекта позволит заложить основы отечественной промышленной технологии получения гибридных материалов для экономически-эффективного производства дифракционных оптических элементов и микрооптики и снизить тем самым зависимость от импорта и в перспективе снизить себестоимость конечной продукции. А сам проект направлен на преодоление серьезного отставания России от иностранных партнеров в научно-технологическом заделе в области фотополимерных материалов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---