УСЛОВИЯ ДЛЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Для того, чтобы полимер имел светочувствительные свойства, нужно выполнение хотя бы 1 из перечисленных ниже условии:
1)Наличие в структуре полимера какой- либо сопряжённой системы. Чаще всего это π – сопряженная система электронов.
2)Наличие в полимере хромофорных групп – группы атомов, которые под действием видимого или ультрафиолетового излучения способны претерпевать химические превращения. Эти из наиболее распространенных хромофорных групп – С=О,СN, и другие.
3)Возможность полимером образовывать донорно-акцепторные комплексы со специально вводимыми низкомолекулярными веществами.
ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОАКТИВНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Фотодеструкция таких крупнотоннажных полимеров, как полиэтилен, полипропилен, полистирол и других. При фотодеструкции эти полимеры теряют важные эксплуатационные качества, поэтому с ней борются, вводя специальные вещества – светостабилизаторы.
Фотолитография. С помощью этого процесса изготавливаются различные детали микроэлектроники, в том числе компоненты для процессоров ЭВМ, различные запоминающие устройства. Вариант негативного резиста в фотолитографии – фотоотверждаемые композиции в настоящее время используются в фотопринтерах для 3-d печати различных объектов, изготовляемых их полимерных материалов.
Также важное современное направление использования фотоактивных полимеров – солнечные батареи.
Тенденции
Главной задачей современной микроэлектроники является изготовление изделий с элементами субмикронных размеров. Большинство экспертов в области микроэлектронных технологий считает, что для успешного развития в этой области необходим поиск принципиально новых способов фотолитографии и материалов для их осуществления. На данном этапе развития технологий существует два направления исследований: фоторезисты с химическим проявлением и с формированием первичного изображения в тонком светочувствительном слое (технология TFI).
«-» Дорогое производство, сложно подобрать материал выполняющий все требования
Основные требования, предъявляемые полимерам, которые используются в качестве фоторезистов:
1) Хорошая пленкообразующая способность при невысокой молекулярной массе
2) Хорошая адгезия к кремнезему.
3) Способность претерпевать химические и физические превращения под действием излучения, меняющим свойства материала, либо под действием продуктов фотохимического превращения (сенсибилизатор)
4) Устойчивость к HF или плазме.
5)Теплостойкость.(необходима для этапа сушки)
6)Прозрачность в области поглощения светочувствительного компонента независимого от того, входит хромофорная группа молекулы в состав полимера или является самостоятельным компонентом. Иначе экспонирующее излучение будет поглощаться верхним слоем резиста, а его глубинные участки останутся недоступными.
Достоинства и недостатки
Если сравнивать полимерные солнечные батареи и кремниевые батареи, то можно увидеть ряд преимуществ первых над вторыми. Во-первых, полимерные солнечные батареи легкие. Во-вторых, производить их гораздо дешевле благодаря дешевым технолгиям производства и низкой стоимости материалов. Полимерные солничные батареи гибкие, прозрачные, компактные. Их очень легко использовать. Они, оказывают незначительное влияние на окружающую среду.
Однако при всех достоинствах стоит отметить и ряд недостатков;
Эффективность полимерных солнечных батарей едва достигает 12%.
Из-за низкой эффективности необходимы большие площади, чтобы достигнуть необходимых мощностей.Полимерные солнечные батареи также подвержены деградации; их эффективность снижается под воздействием окружающей среды. Хорошие защитные покрытия до сих пор не разработаны.
ЖК-ПОЛИМЕРЫС ФОТОХРОМНЫМИ ГРУППАМИ
Принцип «работы» таких систем под действием света основан на фотохимических превращениях фотохромов, ковалентно или нековалентно связанных с макромолекулами полимеров. В зависимости от химического строения фотоактивных фрагментов такими превращениями могут быть реакции Е - Z -изомеризации, циклизации, димеризации, сшивания и полимеризации. В качестве фотоактивных фрагментов широко использую т различные производные азобензола, коричной кислоты и кумарина, которые включают в состав ЖК-полимеров в качестве боковых групп, связывающихся с основной цепью с помощью метиленовых спейсеров различной длины.
Уникальные свойства таких полимеров могут использоваться в разнообразных современных областях — фотонике, оптоэлектронике, дисплейной технике, в голографии, для создания систем записи и хранения информации, а также сенсорных устройств. Они так же могут быть использованы для создания биомиметрических устройств, подобных искусственным мускулам
ФОТОАКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫДЛЯ 3D ПЕЧАТИ
Некоторыми из общих полимерных основ для фотополимеров являются поливинилциннамат, полиамид (ПА), полиизопрен, полиимиды, эпоксидные смолы, акрилы..
С помощью фотоактивных полимеров можно:
· добиться высокой точности и детальность изделий,
· Ровной поверхности;
· Получить материалы, которые можно выжигать. Используется для придания необходимого вида изделию;
· Материалы, обладающие низкой температурой размягчения и деформации
· А так же относительно хрупкие изделия
В зависимости от типа материала, применяемой технологии и оборудования, фотополимерные материалы могут решать широкий круг производственных, творческих и научных задач.
Можно получить
Ø выжигаемые первичные модели,
Ø прототипы для литья в силикон
Ø Создать прототип в короткие сроки
Ø Проверить собираемость изделия
Ø Пресс-формы
1. Проблема вырезания 3D моделей из резиновой формы.
Если вы печатаете обычную пластиковую модель как мастер-модель — для того, чтобы в последствии снять с нее резиновую форму, то придется использовать только холодную резину. Если вы поместите модель в горячую резину под пресс, то от модели мало что останется. Фактически, тогда пластик модели намертво прилипнет к резиновой форме, и его невозможно будет потом удалить.
Для решения этой проблемы:
используют специальный полимер, который содержит в себе керамическую пудру, а модели имеют высокую прочность. Их можно даже полировать и формовать в горячей резине.
используют двухкомпонентную жидкую резину, которую необходимо еще вакуумировать. А сами модели обрабатывают специальным спреем, чтобы они не прилипали.
2. Проблемы литья по выплавляемым моделям.
Если поставить полимерные модели на одну елку с обычными восковыми моделями, обычно появляются довольно большие поры на поверхности металла после литья, а некоторые тонкие крапана и вовсе не проливаются.
В чем может быть причина и как решаются проблемы литья:
Как я уже сказал, наличие нескольких компонентов в составе полимера приводит к некоторой зольности после сгорания модели в печи. Производитель советует использовать специальный режим прокалки, и специальную формомассу для таких полимеров. Обычно такой режим прокалки отличается от стандартного, и совершенно не щадит опоку.
После 3D печати модели обычно промывают в изопропиловом спирте, или любом другом полярном растворителе, удаляя таким образом лишний материал. Но на поверхности модели остается тонкий, пористый слой из недополимеризованного материала. При помещении такой модели в жидкую формомассу, спирт из поверхностного слоя вступает в экзотермическую реакцию с водой, образуя что-то вроде геля из гипса и полимера. Этот гель начинает кипеть еще до того как начнет плавиться основная масса модели в процессе прокалки, выбивая кусочки поверхностного слоя формомассы, и появляется шершавая или пористая поверхность при литье. Поэтому обязательно необходимо также иметь специальную УФ лампу (камеру), чтобы окончательно «запекать» там выращенные модели, полимеризуя поверхностный слой. Однако, и этого может быть недостаточно. Модель приходится еще и сушить, чтобы удалить остатки спирта из поверхностного слоя. Модель должна быть абсолютно сухая, твердая, и совершенно не прилипать к пальцам.