含POSS纳米材料的光致聚合物全息存储材料、制备方法及应用

本发明涉及光全息记录及存储材料，具体涉及一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料、制备方法及应用。

背景技术：

1、全息存储是一种基于光全息术的信息存储技术，它可以将二维数据页以体全息图的形式存储于三维介质中，具有高存储密度、大容量、长寿命、高传输速率等优点，在大数据存储、云计算、人工智能等领域具有重要的应用价值。全息存储中可以通过改变全息记录时物光和参考光的角度、波长、相位和偏振等参数，通过复用技术在全息存储材料的同一位置记录多幅全息图，从而显著提高全息存储材料的存储密度及存储容量。光致聚合物是目前受到广泛关注和研究的一类全息记录及存储材料，在全息曝光过程中由于单体聚合时引起的体积收缩效应会导致全息图的读出角度偏离原记录时的布拉格条件，导致全息页面的再现光强下降或完全无法读出。目前一般通过在光致聚合物体系中添加tio2、sio2、fe3o4等无机纳米颗粒来改善全息记录时的体积收缩率，但这类体系存在如下缺陷，例如：无机材料在有机光致聚合物体系中的相容性及分散性能较差，易团聚或沉淀，添加低浓度的无机纳米颗粒无法有效降低体积收缩率，提高无机纳米颗粒浓度时会明显增加全息记录光场的散射，导致全息图衍射效率下降、影响全息存储质量及存储密度。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料、制备方法及应用。

2、本发明采用下述的技术方案：

3、一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料，按照质量分数计包括以下组分：25～50份的成膜剂，5～25份的单体丙烯酰胺，1～10份的亚甲基双丙烯酰胺，0.1～1份的多面体齐聚倍半硅氧烷poss，0.01～0.1份的光敏剂，1～10份的单体丙烯酸，0.1～2份的三乙醇胺。

4、进一步的，所述成膜剂为聚乙烯醇、明胶中任一种。

5、进一步的，所述光敏剂为曙红y、亚甲基蓝中任一种或两种。

6、进一步的，所述poss含不同r基团，如下式所述

7、

8、其中8个r基团可以为环氧基、氨基、羧基、烯基、烷基、羟基、芳基任一种或不同种类的组合。

9、本发明的另一方面提供一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料的制备方法，包括如下步骤：

10、步骤1：加热制备成膜剂溶液；

11、步骤2：分别向成膜剂溶液中加入丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸、三乙醇胺、poss，在安全灯下添加光敏剂，使各组分混合均匀得混合溶液；

12、步骤3：量取步骤2混合溶液涂布于水平放置的光学玻璃板上，置于暗室中干燥制得薄膜态的含poss纳米材料的全息存储材料。

13、进一步的，所述步骤1，加热温度为70℃。

14、进一步的，所述暗室温度20～25℃、湿度50％～70％。

15、进一步的，所述薄膜厚度为30～500μm。

16、本发明的另一方面提供一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料在全息存储中的应用。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明将包含有机-无机杂化分子的poss纳米颗粒掺杂到聚乙烯醇/丙烯酰胺光致聚合物体系中，通过poss浓度优化，可将材料体系的体积收缩率由原来的1.1～1.5％降低到0.2～0.4％，同时保持原材料体系的高衍射效率、高感光灵敏度、高空间分辨率等性能指标，这是由于poss材料在光致聚合物体系中的相容性及分散性明显优于无机纳米颗粒，其立体框架结构可有效降低单体光致聚合时引起的体积收缩，同时poss材料的折射率大于周围的成膜剂聚乙烯醇，最终在亮曝光区由单体聚合形成的聚合物及迁移到亮区的更高浓度的poss材料的双重作用使得亮曝光区的总折射率大于暗曝光区，提高了全息图的衍射效率。

技术特征：

1.一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料，其特征在于，按照质量份数计包括以下组分：25～50份的成膜剂，5～25份的单体丙烯酰胺，1～10份的亚甲基双丙烯酰胺，0.1～1份的多面体齐聚倍半硅氧烷poss，0.01～0.1份的光敏剂，1～10份的单体丙烯酸，0.1～2份的三乙醇胺。

2.根据权利要求1所述一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料，其特征在于，所述成膜剂为聚乙烯醇、明胶中任一种。

3.根据权利要求1所述一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料，其特征在于，所述光敏剂为曙红y、亚甲基蓝中任一种或两种。

4.根据权利要求1所述一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料，其特征在于，所述poss含不同r基团，如下式所述

5.一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1，加热温度为70℃。

7.根据权利要求5所述一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料的制备方法，其特征在于，所述暗室温度20～25℃、湿度50％～70％。

8.根据权利要求5所述一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料的制备方法，其特征在于，所述薄膜厚度为30～500μm。

9.一种含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料在全息存储中的应用。

技术总结本发明公开了一种含POSS纳米材料的光致聚合物全息存储材料、制备方法及应用，按照质量份数计包括以下组分：25～50份的成膜剂，5～25份的单体丙烯酰胺，1～10份的亚甲基双丙烯酰胺，0.1～1份的多面体齐聚倍半硅氧烷POSS，0.01～0.1份的光敏剂，1～10份的单体丙烯酸，0.1～2份的三乙醇胺。通过在聚乙烯醇/丙烯酰胺体系中掺杂POSS纳米材料并进行配比，显著改善了材料的体积收缩率，同时保持了原材料体系的高衍射效率、高感光灵敏度、高空间分辨率等性能指标，在全息显示、全息存储、干涉计量等领域有良好的应用价值。技术研发人员：朱建华,张震,符旭会,杨东旭受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/3/5