林唯芳臺灣大學：材料科學與工程學研究所高宜孝Kao, I-HsiaoI-HsiaoKao2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/55223本實驗室已成它X成二氧化矽主鏈壓克力混成材料，首先將粒徑介於20至25nm的SiO2顆粒表面改質成壓克力基，利用MPS(3-Methacryloxypropyl Trimethoxy Silane)經水解與縮合，即接在SiO2顆粒表面，再加入壓克力單體TEGDA(Tetraethylene glycol diacrylate)，藉以調控有機無機的比例。合成樣品之氧化物含量介於10至60wt%之間，其折射率介於1.4至1.6之間，可藉調控SiO2含量改變折射率，當SiO2含量增加時，折射率會降低。此系統中之光穿透率在1310與1550nm皆大於95%，耐熱性隨著SiO2奈米粒子加入量越多，而明顯提升，當加入60wt% SiO2奈米粒子後，熱裂解溫度比純壓克力增加了近50℃，而加入SiO2顆粒量超過40wt%後，即無明顯玻璃轉化溫度(Tg)，推測其Tg>200℃。而最佳化之樣品為MPS/SiO2=0.25(莫爾比)且無機氧化物SiO2含量為40wt%，其透光率在50μm的厚度下，可高達97%以上，折射率為1.50左右。We have synthesized SiO2-main chain acrylate material successfully. First, the surface of SiO2 nanoparticle was modified with MPS (3-Methacryloxypropyl Trimethoxy Silane). Then TEGDA (Tetraethylene glycol diacrylate) was added to control the amount of organic-inorganic ratio(10-60wt%). The refractive index is between 1.4 and 1.6 and would be decreased with the increase of SiO2 amount. The optical transparency at 1310nm and 1550nm is above 95%. With 60wt% SiO2 amount, the thermal decomposition temperature will increase about 50℃. More than 40wt%, there is no obvious Tg below 200℃. The optimized sample is MPS/SiO2=0.25(wt ratio) and 40wt% SiO2.摘要 Abstract 第一章 前言………………………………………………..1 第二章 基礎理論與文獻回顧…………………………..…3 2.1 有機無機混成材料………………………………….…3 2.1.1 無機顆粒與團聚物摻入………………….……3 2.1.2 互穿網絡………………………………………13 2.2 積體光學…………………………………………....16 2.2.1 積體光學的發展史………….…………………...16 2.2.2 光波導簡介…….……………………….………..17 2.2.3 光波導材料選用……………………………………18 2.2.4 光波導光傳損失之因素………………………....21 2.3 有機/無機混成奈米材料於光學材料之應用……….24 2.4 矽氧烷偶合劑………………………………………..31 2.4.1 矽氧烷之水解與縮合…………………………31 2.4.2 矽氧烷偶合劑作用機構………………………32 2.2.3 矽氧烷偶合劑與二氧化矽含量之關係………35 第三章 實驗部分………………………………………….40 3.1 實驗藥品………………………………………………40 3.2 實驗儀器………………………………………………42 3.3 實驗步驟………………………………………………44 3.3.1 實驗流程………………………………………44 3.3.2 MPS包覆SiO2奈米顆粒之製備…….…………44 3.3.3 有機無機混成材料製備………………………45 3.4 實驗測試項目與樣品製備……………………………46 第四章 結果討論………………………………………….49 4.1 有機無機混成光學材料配方探討……………………49 4.2 光波導混成材料光學性質量測………………………52 4.2.1 光穿透度………………………………………52 4.2.2 折射率…………………………………………54 4.3 有機無機混成材料熱性質分析………………………56 4.3.1 熱裂解溫度……………………………………56 4.3.2 玻璃轉移溫度與熱膨脹係數……………………59 4.4 機械性質分析…………………………………………62 4.4.1 硬度………………………………………………62 4.4.2 楊氏係數………………………………………67 4.4.3 抗刮性…………………………………………70 4.5 吸濕性…………………………………………………72 4.6 表面型態………………………………………………75 4.7 二氧化矽於壓克力基材分散情形……………………79 第五章 結論……………………………………………….80 第六章 研究建議………………………………………….82 附錄一 Nanoindentor 作用基本原理……………………83 References…………………………………………………86en-US光敏性光學材料紫外光照射壓克力有機無機混成acrylateOrganic-inorganic hybridUV-Curingoptical materialsphotosensitivethesis