聚酰胺66的太赫兹光谱特性与分子振动特征研究
发布时间：2021-11-28 23:13
针对太赫兹技术在材料特征识别和探测领域的潜在应用以及高分子材料在太赫兹波段的指纹特征,利用太赫兹时域光谱技术开展了PA66高分子材料在太赫兹波段的吸收光谱以及折射率、介电常数等光学参数的实验与理论分析研究。得到了PA66的太赫兹波段的光谱特征及吸收特征峰。并利用密度泛函理论开展了PA66在0.1～10 THz范围内的分子振动频率的计算工作,对比了理论计算数据和实验测试数据,并进行了太赫兹光谱特征吸收峰的归属指认。结果表明,计算的PA66分子振动频率与太赫兹实验光谱具有较高的一致性,并且太赫兹吸收光谱中的特征峰是分子中各基团的振动与太赫兹波频率的共振响应。通过分析基团的振动模式,对太赫兹光谱吸收特征峰归属进行指认:PA66材料在0.2～2.3 THz频段内多个特征峰主要由主链上酰胺基中C=O,—NH基团的摆动以及大骨架C链中的—CH2非对称性振动产生。其中, 0.77 THz处的特征峰归因于分子内强烈的C=O和N—H的面外摆动, 1.56 THz处特征峰包含C=O的面外摆动和C链上CH2的扭动,而1.85 THz处特征峰主要归因于来自单体己二酸...
【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2020,40(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
透射式太赫兹时域光谱仪系统工作原理示意图[12]
实验测得的透射太赫兹时域和经傅里叶变换后频域的光谱参考信号和样品信号如图2所示。 由图可知, 样品信号相对于参考信号存在时间延迟和幅值衰减。 并且, 太赫兹脉冲透过2.0 mm的PA66样品, 其幅值下降了约75%, 表明PA66对此频段的太赫兹波有较强吸收, 并且在1.1～2.3 THz频段内出现多个吸收峰。图3为PA66样品的太赫兹吸收光谱。 如图所示, 在0.4～2.2 THz频段内, PA66对太赫兹波有整体的吸收特性, 并且出现明显的吸收特征峰, 其频率位置分别为1.24, 1.48, 1.55, 1.74, 1.85和1.96 THz。 其产生原因与PA66分子结构中主链上的酰胺基官能团中—NH, CO基团的振动模式有关, 其中各基团和大骨架主链的摆动、 扭动以及对称和非对称性振动致使PA66在0.4～2.2 THz频段内出现多个共振吸收峰, 造成对此频段的太赫兹波的吸收。
图3为PA66样品的太赫兹吸收光谱。 如图所示, 在0.4～2.2 THz频段内, PA66对太赫兹波有整体的吸收特性, 并且出现明显的吸收特征峰, 其频率位置分别为1.24, 1.48, 1.55, 1.74, 1.85和1.96 THz。 其产生原因与PA66分子结构中主链上的酰胺基官能团中—NH, CO基团的振动模式有关, 其中各基团和大骨架主链的摆动、 扭动以及对称和非对称性振动致使PA66在0.4～2.2 THz频段内出现多个共振吸收峰, 造成对此频段的太赫兹波的吸收。由透射频谱得出PA66的折射率、 介电常数等光学参数随频率变化的曲线, 如图4所示。 PA66的折射率约为1.9, 并随着频率的增加有所上升, 在1.5 THz左右由1.96降至1.88。 折射率虚部不为0, 表明PA66对太赫兹波有吸收衰减特性。 PA66材料的介电常数实部在3.5～3.8之间, 其虚部在0.2～1.2 THz频段范围由0.1左右增加为0.35, 随后逐渐降低, 并且在整个频段出现多个共振响应峰。 分析其光学参数可知, 由于PA66分子链中含有酰胺基以及结构的不对称性, 在太赫兹波的作用下发生较强的偶极子取向极化和原子极化, 电偶极性的差异, 偶极子的非对称性振动, 致使其在太赫兹波段的响应特征较为明显, 有较强的共振吸收, 其折射率和介电常数均出现频散现象, 且折射率高于分子结构对称性高的材料[11]。 因此, 材料的折射率与材料分子结构、 极化特性和入射波的频率有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]增韧尼龙66的制备及耐低温性能[J]. 马小丰,金旺,刘莉莉,李建华. 工程塑料应用. 2019(06)
[2]航空复合材料及其基体树脂的太赫兹光谱特性研究[J]. 王强,李欣屹,常天英,胡秋平,白金鹏. 光谱学与光谱分析. 2018(09)
[3]太赫兹波通信技术研究进展[J]. 杨鸿儒,李宏光. 应用光学. 2018(01)
[4]氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性[J]. 任冠华,赵红卫,张建兵,田震,谷建强,欧阳春梅,韩家广,张伟力. 红外与激光工程. 2017(08)
[5]太赫兹波探测光子晶体涂层覆盖目标的可行性[J]. 王启超,汪家春,王枭,赵大鹏,张继魁,李志刚,曾杰. 发光学报. 2017(02)
[6]全反式β-胡萝卜素太赫兹光谱的实验及理论研究[J]. 闫微,马淼,戴泽林,谷雨,朱宏钊,刘禹彤,许向东,韩守胜,彭勇. 物理学报. 2017(03)
[7]α-HMX的太赫兹波吸收特性及理论计算[J]. 杜宇,李敬明,宗和厚,杨占峰,张伟斌. 含能材料. 2015(05)
本文编号：3525341
【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2020,40(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
透射式太赫兹时域光谱仪系统工作原理示意图[12]
实验测得的透射太赫兹时域和经傅里叶变换后频域的光谱参考信号和样品信号如图2所示。 由图可知, 样品信号相对于参考信号存在时间延迟和幅值衰减。 并且, 太赫兹脉冲透过2.0 mm的PA66样品, 其幅值下降了约75%, 表明PA66对此频段的太赫兹波有较强吸收, 并且在1.1～2.3 THz频段内出现多个吸收峰。图3为PA66样品的太赫兹吸收光谱。 如图所示, 在0.4～2.2 THz频段内, PA66对太赫兹波有整体的吸收特性, 并且出现明显的吸收特征峰, 其频率位置分别为1.24, 1.48, 1.55, 1.74, 1.85和1.96 THz。 其产生原因与PA66分子结构中主链上的酰胺基官能团中—NH, CO基团的振动模式有关, 其中各基团和大骨架主链的摆动、 扭动以及对称和非对称性振动致使PA66在0.4～2.2 THz频段内出现多个共振吸收峰, 造成对此频段的太赫兹波的吸收。
图3为PA66样品的太赫兹吸收光谱。 如图所示, 在0.4～2.2 THz频段内, PA66对太赫兹波有整体的吸收特性, 并且出现明显的吸收特征峰, 其频率位置分别为1.24, 1.48, 1.55, 1.74, 1.85和1.96 THz。 其产生原因与PA66分子结构中主链上的酰胺基官能团中—NH, CO基团的振动模式有关, 其中各基团和大骨架主链的摆动、 扭动以及对称和非对称性振动致使PA66在0.4～2.2 THz频段内出现多个共振吸收峰, 造成对此频段的太赫兹波的吸收。由透射频谱得出PA66的折射率、 介电常数等光学参数随频率变化的曲线, 如图4所示。 PA66的折射率约为1.9, 并随着频率的增加有所上升, 在1.5 THz左右由1.96降至1.88。 折射率虚部不为0, 表明PA66对太赫兹波有吸收衰减特性。 PA66材料的介电常数实部在3.5～3.8之间, 其虚部在0.2～1.2 THz频段范围由0.1左右增加为0.35, 随后逐渐降低, 并且在整个频段出现多个共振响应峰。 分析其光学参数可知, 由于PA66分子链中含有酰胺基以及结构的不对称性, 在太赫兹波的作用下发生较强的偶极子取向极化和原子极化, 电偶极性的差异, 偶极子的非对称性振动, 致使其在太赫兹波段的响应特征较为明显, 有较强的共振吸收, 其折射率和介电常数均出现频散现象, 且折射率高于分子结构对称性高的材料[11]。 因此, 材料的折射率与材料分子结构、 极化特性和入射波的频率有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]增韧尼龙66的制备及耐低温性能[J]. 马小丰,金旺,刘莉莉,李建华. 工程塑料应用. 2019(06)
[2]航空复合材料及其基体树脂的太赫兹光谱特性研究[J]. 王强,李欣屹,常天英,胡秋平,白金鹏. 光谱学与光谱分析. 2018(09)
[3]太赫兹波通信技术研究进展[J]. 杨鸿儒,李宏光. 应用光学. 2018(01)
[4]氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性[J]. 任冠华,赵红卫,张建兵,田震,谷建强,欧阳春梅,韩家广,张伟力. 红外与激光工程. 2017(08)
[5]太赫兹波探测光子晶体涂层覆盖目标的可行性[J]. 王启超,汪家春,王枭,赵大鹏,张继魁,李志刚,曾杰. 发光学报. 2017(02)
[6]全反式β-胡萝卜素太赫兹光谱的实验及理论研究[J]. 闫微,马淼,戴泽林,谷雨,朱宏钊,刘禹彤,许向东,韩守胜,彭勇. 物理学报. 2017(03)
[7]α-HMX的太赫兹波吸收特性及理论计算[J]. 杜宇,李敬明,宗和厚,杨占峰,张伟斌. 含能材料. 2015(05)
本文编号：3525341
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3525341.html
教材专著
