Polymers doped with metal oxide nanoparticles with controlled refractive index

• Autorzy: Obreja P. , Cristea D. , Purica M. , Gavrila R. , Comanescu F.

Warianty tytułu

PL

Polimery szczepione nanocząstkami tlenków metali w celu kontrolowanych zmian współczynnika załamania światła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polymer nanocomposites for optical applications, with controlled refractive index in the range 1.46-1.78 were prepared by chemical route and sol-gel process, starting from poly(methylmethacrylate) (PMMA), hydroxyethylmethacrylate (HEMA), polyvinyl alcohols (PVA-1 and PVA-2) and metal oxides from alkoxides or inorganic compounds. The properties of these materials modified by metal oxide nanoparticles depend on the composition, metal oxide concentration, particle size and dispersion homogeneity. Ellipsometric method was used to analyse the changes in the refractive index of the nanocomposites with respect to increasing particle concentration and the spectrophotometry to determine the optical transmittance. The size and dispersity of the nanoparticles in the polymer matrix were evaluated using atomic force microscopy (AFM). As expected, the refractive index of the polymer thin films, spin coated onto substrates, increases with increasing oxide concentration for the polymers modified with TiO2, ZrO2 or CuO in the entire visible region and decreases with increasing oxide concentration when the polymers are modified with SiO2. For the all compounds the transmittance remains above 90% in the visible wavelength spectra. The particle dimensions are in the range 10-70nm and were controlled through the method and the parameters of syntheses.

PL

Metodą chemiczną i sol-gel otrzymano nanokompozyty polimerowe do zastosowań optycznych charakteryzujące się współczynnikiem załamania światła w przedziale 1.46-1.78. Nanokompozyty syntezowano z poli(metakrylanu metylu) (PMMA), metakrylanu hydroksyetylu (HEMA) lub poli(alkoholi winylowych) (PVA-1 lub PVA-2) z dodatkiem tlenków metali otrzymywanych z alkoholanów lub innych związków nieorganicznych (tabela 1). Właściwości polimerów modyfikowanych nanocząstkami tlenków metali zależą od rodzajów i stężenia tlenków metali, rozmiarów cząstek oraz homogeniczności dyspersji. Badania współczynnika załamania światła wykonano metodą elipsometryczną, a transmitancji metodą spektrofotometryczną w zakresie długości fali 200-900nm. Rozmiary i dyspersję nanocząstek w matrycy polimeru określano za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM). Zgodnie z oczekiwaniami współczynnik załamania światła badanych nanokompozytów rośnie ze wzrostem stężenia TiO2, ZrO2 i CuO, natomiast maleje, wraz ze wzrostem SiO2 (rys. 3-8). W zakresie światła widzialnego transmitancja wszystkich próbek jest większa niż 90% (rys. 1 i 2). Rozmiary otrzymanych cząstek zależnie od metody i parametrów syntezy zawierają się w przedziale 10-70nm (rys. 9-11).

Słowa kluczowe

EN

polymer nanocomposites; refractive index; transmittance; particle size; atomic force microscopy (AFM)

PL

nanokompozyty polimerowe; współczynnik załamania światła; transmitancja; rozmiary cząstek; mikroskopia sił atomowych

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 52, nr 9
• Strony: 679--685
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Obreja P.

autor

Cristea D.

autor

Purica M.

autor

Gavrila R.

autor

Comanescu F.

• National Institute for Research and Development in Microtechnologies PO Box 38-160, Bucharest 023573, Romania,

Bibliografia

• 1. Wang Y, Flaim T, Mercado R., Fowler S., Holmes D., Planje C.: Proceedings of ŚPIĘ 2005, vol. 5724, pp. 42—49.
• 2. Yang J., Zhang X., Wang P, Ming H., Wu Y., Xie J., Zang J.: Chin. Opt. Lett. 2005,3, 399.
• 3. Boyd R. W.: /. Korean Phys. Soc. 2003,43,603.
• 4. Cheong W. C., Yuan X. C., Koundriachov V., Yu W. X.: Opt. Express 2002,10,586.
• 5. Kim W. S., Yoon K. B., Bae B. S.: J. Mater. Chem. 2005, 15,4535.
• 6. Pomogailo A.: Colloid J. 2005,67, 658.
• 7. Garcia-Moreno L, Costela A., Cuesta A., Garcia O., del Agua D., Sastre R.: /. Phys. Chem. B 2005, 109, 21618.
• 8. Lin D. J., Chen C. C., Su Y. C., Huang S. H., Cheng L. R: /. Appl. Polym. Sci. 2004, 94,1927.
• 9. Elim H. L, Ji W.: Appl Phys. Letters 2003,82,2691.
• 10. Yollath D., Szabo D. V.: Adv. Eng. Mater. 2004,6,117.
• 11. http: / /www.japancorp.net/Article.Asp?Art_ID= 5934
• 12. http://optoweb.fis.uniroma2.it/opto/ormosil/