Структурні та фізичні властивості полімерних плівок, допованих барвниками, та композитів на їх основі - Автореферат

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукДосліджено морфологію поверхні та структуру полімерних композитних плівок на основі ПЕПК та 3,6-ди-Br-ПЕПК з V2O5. В композитах встановлено збереження шарової структури V2O5 та виявлена наявність донорно-акцепторних комплексів з перенесенням заряду. Морфологія поверхні плівок нанозернистого характеру та залежить від іонності та концентрації ОБ в полімері. Побудовані енергетичні діаграми структур та проведено аналіз експерименту та теоретичних квантово-механічних розрахунків. The constitutive and physical properties of the polymer films, doped by dyes and composites on the their base.Одним з важливих напрямків у сучасній науці є створення фоточутливих та світловипромінюючих структур на основі органічних полімерних матеріалів, які можуть скласти серйозну конкуренцію неорганічним аналогам. Перспективними можуть бути матеріали на основі полі(N-епоксипропілкарбазолу) (ПЕПК) та його похідних з нанорозмірними допантами чи їх композиції. Органічні полімерні плівки на основі ПЕПК широко використовуються в якості несрібних середовищ для реверсивного запису інформації в електрографії та голографії, в якості шару “гібридного” органо-неорганічного фотогальванічного перетворювача, датчиків світлового випромінювання для широкого спектрального діапазону, в електролюмінесцентних середовищах та ін. Виходячи з вищевикладеного, вибір та дослідження матеріалів для світлоперетворюючих структур, розробка технології формування таких структур на основі органічних полімерних композиційних матеріалів та дослідження фізичних процесів, які в них відбуваються, а також можливості цілеспрямованого керування такими процесами, можна віднести до числа найбільш важливих і актуальних науково-технічних та фізико-технологічних задач. Наукова новизна одержаних результатів визначається тим, що внаслідок багатосторонніх досліджень морфології, структури, електрофізичних та фотоелектричних властивостей полімерних плівок ПЕПК і його похідної, допованих неорганічними та органічними барвниками, і композитів на їх основі методами мас-спектрометричного, рентгеноструктурного аналізу, атомно-силової мікроскопії, інжекційно-контактним та оптичними методами вперше: Методом поливу отримані полімерні композитні плівки на основі ПЕПК та 3,6-ди-Br-ПЕПК з нанорозмірним V2O5.У другому розділі обгрунтовано вибір вихідних речовин для створення полімерних допованих та композитних плівок; розроблено та вперше застосовано технологію формування полімерних композитних плівок на основі ПЕПК V2O5, 3,6-ди-Br-ПЕПК V2O5 та ПЕПК з органічними барвниками різної іонності (1-3 - катіонні, 4 - аніонний, 5 - катіон-аніонний, 6 - нейтральний, 7-11 - внутрішньоіонні), а також технологію формування сендвіч-структур на їх основі. Аналіз результатів мас-спектрометричного дослідження показав, що до складу полімерних композитних плівок ПЕПК 33.82% мас.V2O5 та 3,6-ди-Br-ПЕПК 24.8% мас.V2O5 входять як олігомери полімерів, так і їх комплекси з оксидами ванадію різної валентності V2O3, V2O4, V2O5. Морфологія поверхні плівок як свіжого ксерогелю V2O5 (6-7 днів після приготування), так і зістареного (5-6 тижнів після приготування), представлена упорядкованими паралельними волокнами, тобто відбувається самоорганізація. При створенні композитів полімерів з V2O5 спостерігається підвищення електропровідності внаслідок появи додаткових носіїв заряду за рахунок термогенерації з волокон V2O5, внаслідок збільшення інжекційної складової з контактів на волокна V2O5, а також внаслідок утворення КПЗ між молекулами полімерів та V2O5. Закон дзеркальної подібності зберігається до досить великих концентрацій ОБ в полімері (20% мас.), що видно на прикладі плівки ПЕПК 20% мас.Поверхня плівок V2O5 представляє собою впорядковані паралельні волокна; поверхня плівок полімерів має аморфний характер; поверхня композитів представлена у вигляді хаотично розташованих переплетених волокон V2O5 з полімерними включеннями. В плівках на основі ПЕПК та 3,6-ди-Br-ПЕПК з V2O5 виявлено наявність донорно-акцепторних комплексів з перенесенням заряду (КПЗ), які обумовлюють оптичні та електричні властивості композитів. Встановлено, що у випадку малих концентрацій барвника (1% мас.) асоціація не відбувається, при 20% мас. відбувається асоціація та починається агрегація молекул барвника, а при 50% мас. Показано, що поверхня досліджуваних плівок гладка, нанозерниста, характер її залежить від іонності барвника, а також встановлено, що в полімерних плівках з ОБ відбувається самоорганізація у вигляді пятикутних та шестикутних утворень на поверхні, яка спричинена взаємодією барвник - полімер та барвник - барвник. Іонні ОБ (катіонні, аніонні та внутрішньоіонні) сильніше впливають на морфологію поверхні плівки при їх невеликому вмісті (1% мас.), а нейтральні - при вмісті 20-50% мас.

2. Основний зміст роботи