|
Влияние хромофорных добавок на термостимулированную релаксацию потенциала в пленках полиметилметакрилата (РММА) Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена Научный руководитель: Гороховатский Ю.А., доктор ФМ наук Полиметилметакрилат (РММА) является одним из самых известных полимеров, обладающих устойчивыми электретными свойствами. Большое количество разнообразных исследований позволило установить, что основную роль в электретном состоянии РММА играет дипольно-радикальная поляризация. Тщательное исследование релаксации этой поляризации показало, что для полимерных систем подобных РММА характерно наличие двух процессов, связанных с подвижностью полярных групп макромолекул. Строение макромолекул, характер их теплового движения, а, следовательно, физическая структура полимера, наличие в нем примесей и специальных добавок влияют на вид, концентрацию и подвижность носителей заряда. Это обстоятельство нашло свое отражение в применении РММА в нелинейной оптике в качестве материала для частотных преобразователей. Нелинейные оптические (НЛО) свойства у РММА появляются после введения в него дипольных молекул хромофора. Для изучения НЛО свойств подобного класса материалов и, РММА в частности, обычно применяются технически сложные и дорогостоящие оптические методики такие как, например, регистрация нелинейных гармоник. Представляется возможным применение электрофизических методов исследований, и в частности, метода термоактивационной спектроскопии. Исследовались два вида полимеров: чистый РММА и РММА, содержащий 10% красителей азометинового ряда. Полимерные пленки были нанесены на кремниевые подложки методом центрифугирования. Толщина пленок составляла порядка 3 мкм. Образцы предварительно электретировались в коронном разряде при комнатной температуре в течении трех минут до одной и той же поверхностной плотности заряда, а затем нагревались с постоянными скоростями. Спектры термостимулированной релаксации потенциала (ТСРП) измерялись с помощью динамического электрометра при нагревании образцов от комнатной температуры до температуры перехода стекло-резина. Полученные кривые ТСРП в исследуемых образцах представлены на рис 1. Как видно, введение хромофорных групп ведет к ускорению процесса релаксации. Полученные экспериментальные данные были обработаны численными методами с помощью регуляризующих алгоритмов Тихонова, что позволило определить значение наиболее вероятной энергии активации и частотного фактора:
Результаты показывают, что в РММА с добавками хромофорных групп энергия активации, соответствующих релаксационных процессов имеет меньшую величину по сравнению с чистым РММА (рис. 2). Следует отметить, что определенное в работе аномально низкое значение эффективного частотного фактора в легированном РММА может быть объяснено тем, что релаксационные процессы в этом материале обусловлены не разориентацией полярных групп, а связаны с нейтрализацией заряда за счет повышенной проводимости образца. Исследования показали, что введение хромофорных групп в РММА приводит к инверсии знака потенциала при достижении нулевого значения. Это может служить дополнительным доказательством нейтрализации заряда в этом материале за счет равновесной проводимости. В этом случае частотный фактор должен быть интерпретирован не как частотный фактор дипольно-радикальной релаксации (как у чистого РММА), а как частотный фактор диффузионно-дрейфовой релаксации. Энергия активации, соответственно, интерпретируется как энергия активации равновесной проводимости. Кроме того, инверсия знака потенциала, характерная только для легированного РММА, может служить дополнительным индикатором НЛО свойств исследуемого материала.Раннее было показано, что увеличение концентрации хромофора в РММА приводит к улучшению сигнала второй гармоники. Таким образом, при прочих равных условиях, по изменению энергии активации можно прогнозировать НЛО свойства. По итогам работы можно сделать следующие выводы:
Рис. 1
Рис. 2 |
| (c) АСФ России, 2001 |