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研究发现,感光顶层塑料薄膜可引起表面形态变化

发布时间:2022-06-16 23:38:38 阅读: 来源:灌木厂家
研究发现,感光顶层塑料薄膜可引起表面形态变化

含偶氮苯的塑料薄膜是一种特殊的材料:当暴露在光线下时,它的表面会改变形状,这使得它成为电视屏幕和太阳能电池等现代技术/设备的重要组成部分。科学家们现在表明,对光有依赖性的偶氮苯塑料薄膜只需要最上面的薄薄一层感光,而不用整个薄膜都感光,这为潜在地降低生产成本和彻底改变其用途开辟了新途径。

到目前为止,人们普遍认为这种材料的感光特性贯穿整个薄膜,但科学家们不知道是什么导致了这种变形运动。由日本名古屋大学的TakahiroSeki博士领导的一组科学家开始研究这一现象的确切过程;他们已经在《科学报告》杂志上发表了他们的研究结果。

他们引用了一种被称为Marangoni流的现象作为他们的灵感来源:由于这种现象,表面张力的差异(液体最外层的粒子总是向内吸引,为液体创造了一个边界)导致许多柔软的塑料薄膜以一种特殊的模式移动。这种现象最著名的例子是“酒腿”的形成,即液体蒸发并沿酒杯表面划出的水滴。

他们决定测试紫外线是否引起偶氮苯塑料薄膜表面张力的变化,以及这些变化是否导致薄膜移动。他们选择先在偶氮苯薄膜上覆盖一层非常薄的感光顶层,然后将这层薄膜暴露在紫外线下。下一步,他们用一层对光没有反应的薄膜做同样的处理。令他们兴奋的是,在感光顶层的薄膜中,表面结构发生了变化,但在不感光顶层的薄膜中却没有。这是第一次有人证明含偶氮苯的薄膜在紫外光下改变其表面形态只需要非常薄的具有感光性的纳米级层。

这项研究的一个重要观察是,材料的运动并不依赖于光的偏振或光波传播的方向。如果是的话,那就意味着在分子水平上还有另一种力影响着整个薄膜。相反,Seki博士总结说,可能是紫外线辐射引起的表面化学结构的变化改变了表面张力,导致了薄膜表部的移动。

在描述他们的研究结果的更广泛的影响时,Seki博士说:“我们只是处在将这一发现发展到工业规模的关键时刻,但是你可以想象只需要非常少量的感光材料就能降低成本。许多光学设备,如复印机、打印机和显示器,都依赖于偶氮苯聚合物薄膜中基于光的表面变化。根据我们的发现,偶氮苯薄膜还可以作为纳米机械中的驱动器(设备中移动其他部件的部分)。”

这些新发现的特性对于提高生产经济性和降低材料价格到推进纳米技术本身的领域来说,都具有广阔的意义。

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