RU2498373C2 - Polarising films for visible spectrum range having nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibres - Google Patents
Polarising films for visible spectrum range having nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibres Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498373C2 RU2498373C2 RU2011136839/28A RU2011136839A RU2498373C2 RU 2498373 C2 RU2498373 C2 RU 2498373C2 RU 2011136839/28 A RU2011136839/28 A RU 2011136839/28A RU 2011136839 A RU2011136839 A RU 2011136839A RU 2498373 C2 RU2498373 C2 RU 2498373C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- laser
- carbon nanotubes
- films
- polarizing
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical group CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 51
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 13
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 7
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 3
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 208000028626 extracranial carotid artery aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000026045 iodination Effects 0.000 description 1
- 238000006192 iodination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
Description
Решение задач дисплейной техники, систем телекоммуникаций, лазерной, биомедицинской техники, др. требует применения поляризационных устройств видимого диапазона спектра, причем таковых, которые легко бы встраивались в сложные оптоэлектронные устройства и системы.Solving the problems of display equipment, telecommunication systems, laser, biomedical equipment, etc., requires the use of polarizing devices in the visible range of the spectrum, and those that could easily be integrated into complex optoelectronic devices and systems.
Настоящее изобретение относится к области оптического приборостроения, лазерной, телекоммуникационной, дисплейной и биомедицинской техники, а также полезно при использовании в приборах защиты от засветок пилотов самолетов, защиты глаз сварщиков, медицинского персонала при использовании электрооптических, в том числе, жидкокристаллических элементов, функционирующих в скрещенных поляроидах - поляризационных пленках - для разделения параллельной и перпендикулярной компонент светового луча.The present invention relates to the field of optical instrumentation, laser, telecommunication, display and biomedical equipment, and is also useful when used in devices, such as protection against illumination of aircraft pilots, eye protection of welders, medical personnel when using electro-optical, including liquid crystal elements operating in crossed polaroids - polarizing films - to separate the parallel and perpendicular components of the light beam.
Устройство представляет собой структуру, состоящую из пленки иодированного поливинилового спирта (ПВС) и нанесенных с двух сторон углеродных одностенных нанотрубок и нановолокон. При функционировании данного устройства предлагается использовать поляризационные пленки как в параллельном, так и в скрещенном положении в зависимости от необходимости получения изначально светлого или черного поля.The device is a structure consisting of a film of iodinated polyvinyl alcohol (PVA) and carbon single-walled nanotubes and nanofibers deposited on both sides. In the operation of this device, it is proposed to use polarizing films in both parallel and crossed positions, depending on the need to obtain an initially bright or black field.
Технический результат - существенное удешевление продукции за счет применения не чистых углеродных одно- и/или многостенных нанотрубок, а смеси нанотрубок с нановолокнами; сохранение пропускания в видимом диапазоне спектра и увеличение поверхностной механической прочности.The technical result is a significant reduction in the cost of production due to the use of not pure carbon single and / or multi-walled nanotubes, but a mixture of nanotubes with nanofibres; preservation of transmission in the visible range of the spectrum and increase in surface mechanical strength.
Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к конструкции электро- и светоуправляемых жидкокристаллических пространственно-временных модуляторов света (ЖК-ПВМС), ограничителей и переключателей лазерного излучения, к конструкции дисплейных элементов, ЖК-экранов, к конструкции очков для сварщиков и пилотов самолетов, к конструкции визуализаторов биообъектов в микроскопах, др. [1-3], а также может быть рассмотрено как поляризационный элемент нового поколения с наноструктурированной поверхностью, позволяющей избежать процесса ламинирования поляроидов.The invention relates to the field of optoelectronics, in particular to the design of electro-and light-controlled liquid-crystal spatio-temporal light modulators (LCD PVMS), limiters and switches of laser radiation, the design of display elements, LCD screens, the design of glasses for welders and pilots of aircraft, to the design of bio-object visualizers in microscopes, etc. [1-3], and can also be considered as a polarization element of a new generation with a nanostructured surface, which allows avoiding ECCA lamination polaroids.
Известно, что функционирование поляризационного элемента связано с поперечностью электромагнитных волн. Основа работы такого поляризационного устройства обусловлена его способностью пропускать одну из компонент естественного света, параллельную оси поляризатора, и задерживать другую, ортогональную компоненту. Известны два способа создания таких поляризационных устройств. Первый основан на напылении металлических полос на полимерную основу и отражает и пропускает падающее излучение разной поляризации, соответственно. Второй основан на создании, например, полимерных йодно-поливиниловых поляризационных пленок, пропускающих, соответственно, параллельную компоненту падающего света и поглощающих - ортогональную компоненту. Таким образом, принцип действия йодно-поливинилового пленочного поляризатора основан на дихроизме поглощения анизотропных комплексов ПВС-йод.It is known that the functioning of a polarizing element is associated with the transverse nature of electromagnetic waves. The basis of the operation of such a polarizing device is due to its ability to transmit one of the components of natural light parallel to the axis of the polarizer, and to delay another, orthogonal component. Two methods are known for creating such polarization devices. The first is based on the deposition of metal strips on a polymer base and reflects and transmits incident radiation of different polarization, respectively. The second is based on the creation of, for example, polymer iodine-polyvinyl polarization films, which transmit, respectively, the parallel component of the incident light and absorb the orthogonal component. Thus, the principle of action of the iodine-polyvinyl film polarizer is based on the absorption dichroism of the PVA-iodine anisotropic complexes.
Для предотвращения царапин и изгибов полимерной поляризационной пленки обычно ее заклеивают между стеклянными поверхностями или запрессовывают в триацетатцеллюлозу. Это позволяет сохранить форму пленок, что немаловажно в оптоэлектронных схемах для снижения аберраций в оптических каналах и получения неискаженного сигнала при работе дисплейных пикселей.To prevent scratches and bends of the polymer polarizing film, it is usually sealed between glass surfaces or pressed into cellulose triacetate. This allows you to preserve the shape of the films, which is important in optoelectronic circuits to reduce aberrations in the optical channels and to obtain an undistorted signal during the operation of the display pixels.
Известна конструкция поляризационной пленки, выбранная в качестве аналога [4], содержащего в качестве поляризационного элемента пленку поливинилового спирта (ПВС), заклеенную между силикатными стеклами К8 с помощью акрилового клея или клея бальзамин-М. Поляризационная пленка функционировала в видимом диапазоне спектра с разным уровнем пропускания в зависимости от состава и условий синтеза. Недостатком данной конструкции поляризационной пленки явилось недостаточное пропускание параллельной компоненты света (на уровне 40%) в области 400-750 нм и плохая механическая прочность самой пленки, что вынуждало размещать ее между стеклами, увеличивая число границ раздела сред, а, следовательно, величину потерь Френеля на отражение. Это затрудняет применение устройства, выбранного в качестве аналога, в лазерных, телевизионных, дисплейных, микроскопических, др. системах.A known construction of a polarizing film, selected as an analogue [4], containing as a polarizing element a film of polyvinyl alcohol (PVA), glued between K8 silicate glasses using acrylic glue or Balsamine-M glue. The polarization film functioned in the visible range of the spectrum with different transmittance levels depending on the composition and synthesis conditions. The disadvantage of this design of the polarization film was the insufficient transmission of the parallel light component (at 40%) in the region of 400-750 nm and the poor mechanical strength of the film itself, which forced it to be placed between the glasses, increasing the number of media interfaces, and, consequently, the Fresnel loss value to reflection. This makes it difficult to use the device selected as an analogue in laser, television, display, microscopic, and other systems.
Известна конструкция поляризационной пленки, выбранная в качестве прототипа [5], содержащего в качестве поляризационного элемента пленку сополимера ПВС, заклеенную в триацетатцеллюлозу, что позволяло обеспечивать высокую равномерность по толщине и плоскостности. Было достигнуто увеличение пропускания для параллельной компоненты света на уровне 40-55%, что выше, чем в поляризационной пленке, выбранной в качестве аналога. Недостатком данной конструкции пленочного поляризатора явилось недостаточное сопротивление деформируемости пленки, что снижало поверхностную механическую прочность, а также наличие нескольких границ раздела [5], что также вело к увеличению потерь на отражении при работе поляризатора.A known construction of a polarizing film, selected as a prototype [5], containing as a polarizing element a PVA copolymer film sealed in cellulose triacetate, which made it possible to ensure high uniformity in thickness and flatness. An increase in transmittance was achieved for the parallel light component at the level of 40-55%, which is higher than in the polarization film selected as an analog. The disadvantage of this design of the film polarizer was the lack of resistance to deformability of the film, which reduced the surface mechanical strength, as well as the presence of several interfaces [5], which also led to an increase in reflection losses during the operation of the polarizer.
Известна конструкция поляризационной пленки, выбранная дополнительно, также в качестве прототипа [6], где для повышения пропускания параллельной компоненты света использовались одностенные углеродные нанотрубки. Недостатком данной конструкции [6] явилось использование для процесса повышения пропускания и упрочнения поверхности поляризационных пленок чистых углеродных одностенных нанотрубок, что существенно повышает стоимость изготавливаемых изделий.A known construction of a polarizing film, selected additionally, also as a prototype [6], where single-walled carbon nanotubes were used to increase the transmission of the parallel light component. The disadvantage of this design [6] was the use of pure carbon single-walled nanotubes for the process of increasing transmission and hardening of the surface of polarizing films, which significantly increases the cost of manufactured products.
Техническим результатом изобретения является удешевление в 2 раза продукции, сохранение пропускание параллельной компоненты света и повышение поверхностной механической прочности.The technical result of the invention is to reduce the cost of 2 times the product, maintaining the transmission of the parallel light components and increasing surface mechanical strength.
Указанный результат достигается наноструктурированием поверхности пленок смесью углеродных нанотрубок и нановолокон. Указанный результат достигается тем, что нанесение на поверхность поляризационных пленок смеси углеродных нанотрубок и нановолокон требует применение углеродного материала, синтез которого связан с существенно меньшими затратами, чем синтез одностенных нанотрубок. Стоимость смеси углеродных нанотрубок с углеродными нановолокнами, как в отечественном производстве, так и на мировых рынках, по крайней мере в 2 и более раз меньше, чем стоимость чистых углеродных одностенных и многостенных нанотрубок. Кроме того, уменьшается число дефектных областей, связанных с неравномерностью распределения и разностью высоты одностенных или многостенных углеродных нанотрубок, сепарировать которые достаточно трудно; данные дефектных области заполняются смесью углеродных нанотрубок с нановолокнами с высокой поверхностной площадью. Уменьшение числа дефектных областей ведет к увеличению механической прочности. Сохранение спектральных характеристик обеспечивается малостью показателя преломления смеси углеродных нанотрубок и нановолокон. В спектральной области длин волн 400-750 нм пленки обеспечивают пропускание параллельной компоненты света на уровне 70%. Повышение поверхностной механической прочности обусловлено ковалентной привязкой углеродных нанообъектов к поверхности пленок, что обеспечивает упрочнение поверхности за счет встраивания в поверхность большого количества трудноразрушимых С-С связей от углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон. Замена ламинирования поляризационных пленок при их заклеивании в стекло К8 или запрессовывании в триацетатцеллюлозу процессом лазерного нанесения ориентированных в электрическом поле нанообъектов из смеси углеродных нанотрубок и нановолокон обеспечивает отсутствие царапин и дефектов на поверхности пленок, что делает их более функционально пригодными в приборах микроскопии, лазерных системах коррекции аберраций, дисплейной и медицинской технике.The indicated result is achieved by nanostructuring the surface of the films with a mixture of carbon nanotubes and nanofibres. This result is achieved in that the application of a mixture of carbon nanotubes and nanofibers to the surface of polarizing films requires the use of carbon material, the synthesis of which is associated with significantly lower costs than the synthesis of single-walled nanotubes. The cost of a mixture of carbon nanotubes with carbon nanofibers, both in domestic production and on world markets, is at least 2 or more times lower than the cost of pure carbon single-walled and multi-walled nanotubes. In addition, the number of defective areas associated with uneven distribution and the height difference of single-walled or multi-walled carbon nanotubes, which are difficult to separate, is reduced; These defective regions are filled with a mixture of carbon nanotubes with nanofibres with a high surface area. A decrease in the number of defective areas leads to an increase in mechanical strength. Preservation of spectral characteristics is ensured by the small refractive index of a mixture of carbon nanotubes and nanofibers. In the spectral region of wavelengths of 400–750 nm, films provide a transmission of the parallel light component of 70%. The increase in surface mechanical strength is due to covalent binding of carbon nanoobjects to the surface of the films, which provides surface hardening due to the incorporation of a large number of intractable С-С bonds from carbon nanotubes and carbon nanofibers into the surface. Replacing the lamination of polarization films when they are glued into K8 glass or pressed into cellulose triacetate by laser deposition of nanoobjects oriented in an electric field from a mixture of carbon nanotubes and nanofibres ensures that there are no scratches and defects on the surface of the films, which makes them more functional in microscopy devices and laser correction systems aberrations, display and medical equipment.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая поляризационная пленка отличается тем, что для удешевления поляризационной пленки с наностуктурированной поверхностью, сохранения пропускания в видимом диапазоне спектра и повышения механической прочности используется тот же состав иодированного поливинилового спирта, но при нанесении нанообъектов на поверхность пленки используется наноструктурирование поверхности пленок смесью углеродных нанотрубок и нановолокон путем их лазерного нанесения на поверхность пленок и ориентированием нанообъектов в электрическом поле. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive polarization film is different in that to reduce the cost of the polarization film with a nanostructured surface, to preserve transmittance in the visible range of the spectrum and to increase the mechanical strength, the same composition of iodinated polyvinyl alcohol is used, but when applying nano-objects to the film surface, nanostructured surfaces are used films with a mixture of carbon nanotubes and nanofibres by their laser deposition on the surface of films and about orientation of nano-objects in an electric field. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty."
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлены зависимости пропускания от длины волны для параллельной и ортогональной компонент (фиг.1) и таблицей сравнительных данных по увеличению механической прочности (Таблица 1).The invention is illustrated in the drawing, which shows the dependence of the transmission on the wavelength for parallel and orthogonal components (Fig. 1) and a table of comparative data on the increase in mechanical strength (Table 1).
Итак, предлагаемая поляризационная пленка с пропусканием, указанным на фиг.1, представляет собой однородную структуру, состоящую из слоя иодированного поливинилового спирта толщиной 60-80 микрометров и нанесенных на обе поверхности пленки слоя из смеси углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон толщиной ~0.05-0.05 мкм, напыляемых в вакууме лазерным способом при приложении ориентирующего электрического поля напряженностью 50-200 В/м.Thus, the proposed polarization film with a transmission indicated in FIG. 1 is a homogeneous structure consisting of a layer of iodinated polyvinyl alcohol 60-80 micrometers thick and a layer of a mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers ~ 0.05-0.05 microns thick deposited on both surfaces of the film. sprayed in a vacuum by a laser method when applying an orienting electric field with a strength of 50-200 V / m
Измерения пропускания пленок без нанесения нанотрубок и при их нанесении на поверхность пленок показывают сохранение пропускания наноструктурированной пленки в видимой области спектра для параллельной компоненты света (фиг.1, кривые Т||) и сохранение минимального пропускания для ортогональной компоненты света (фиг.1, кривые T⊥).Measurements of the transmission of films without applying nanotubes and when applied to the surface of the films show the preservation of the transmission of the nanostructured film in the visible spectrum for the parallel light component (Fig. 1, T || curves) and the preservation of the minimum transmission for the orthogonal light component (Fig. 1, curves T ⊥ ).
Таким образом, йодно-поливиниловые поляризационные пленки делались по традиционной технологии с учетом новизны, связанной с наноструктурирование поверхности пленок смесью углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон. Сущность традиционной технологии заключается в растяжении при комнатной температуре увлажненной, немного поддубленной и йодированной в растворе йода с йодистым калием поливиниловой пленки из высокомолекулярного поливинилового спирта. Для поставленной цели используется высокомолекулярный ПВС с малым содержанием ацетатных групп. Отфильтрованный и отстоявшийся раствор ПВС разливается на чистые полированные (без царапин и оптических дефектов) стекла, помещенные на столики в специальном сушильном шкафу. Стекла нивелированы по уровню. После высыхания пленки снимаются со стекол. Проводится увлажнение заготовок поливиниловых пленок в парах воды в закрытом сосуде при комнатной температуре. Далее осуществляется дубление увлажненных заготовок поливиниловых пленок в растворе борной кислоты при комнатной температуре, а затем - окрашивание поддубленных заготовок поливиниловых пленок в водном растворе йода с йодистым калием при соотношении: J2/KJ=1/1.1. Технологический процесс ведется при комнатной температуре. Времена дубления и йодирования подбираются экспериментально для достижения требуемых параметров поляроидов. Растяжение увлажненной и окрашенной поливиниловой пленки в специальной растяжной машине с ручным приводом при комнатной температуре до величины растяжения не менее 3.5 раз по отношению к начальной длине пленки, закрепленной для растяжения. Сушка поляризационной пленки в растянутом состоянии в специальных растяжных рамках при комнатной температуре. После сушки получается эластичная поляризационная пленка серого цвета, поляризующая свет в широкой области спектра 280-800 нм.Thus, the iodine-polyvinyl polarization films were made according to the traditional technology, taking into account the novelty associated with the nanostructuring of the film surface with a mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers. The essence of the traditional technology is to stretch at room temperature a polyvinyl film from a high molecular weight polyvinyl alcohol that is moistened, slightly doubled and iodinated in a solution of iodine with potassium iodide. For this purpose, high molecular weight PVA with a low content of acetate groups is used. Filtered and settled PVA solution is poured onto clean polished (without scratches and optical defects) glasses placed on tables in a special drying cabinet. Glasses are leveled by level. After drying, the films are removed from the glass. The blanks of polyvinyl films are humidified in water vapor in a closed vessel at room temperature. Next, tanning of moistened preforms of polyvinyl films in a solution of boric acid is carried out at room temperature, and then dyeing of prefabricated preforms of polyvinyl films in an aqueous solution of iodine with potassium iodide is carried out at a ratio of: J 2 /KJ=1/1.1. The technological process is carried out at room temperature. The tanning and iodination times are selected experimentally to achieve the required polaroid parameters. Stretching moistened and colored polyvinyl film in a special stretching machine with a manual drive at room temperature to a stretching value of at least 3.5 times with respect to the initial length of the film fixed for stretching. Stretched polarized film drying in special tensile frames at room temperature. After drying, an elastic gray polarizing film is obtained, which polarizes light in a wide spectral region of 280-800 nm.
Сущность новизны в технологическом цикле заключается в наноструктурировании поверхности йодно-поливиниловой поляризационной пленки смесью углеродных нанотрубкок и углеродных нановолокон. Для этого используется лазерное напыление углеродных нанообъектов при применении p-поляризованного излучения CO2-лазера на длине волны 10.6 микрометров, а также ориентирование осаждаемой смеси из углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон в электрическом поле напряженностью 50-200 В/м.The essence of the novelty in the technological cycle lies in the nanostructuring of the surface of the iodine-polyvinyl polarization film with a mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers. To do this, laser spraying of carbon nano-objects is used when using a p-polarized radiation of a CO 2 laser at a wavelength of 10.6 micrometers, as well as orienting the deposited mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers in an electric field of 50-200 V / m.
Указанное усовершенствование в применении наноструктрирования поверхности поляризационных пленок смесью углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон, ранее используемое только для увеличения лазерной и механической прочности проводящих слоев и мягких материалов УФ и ИК-диапазона, улучшению фоторефрактивных свойств органических нанокомпозитов [7], привело к удешевлению материала поляризационной пленки в 2 раза, сохранению пропускания в видимой области спектра для параллельной компоненты света - за счет малости показателя преломления углеродных нанотрубок, и увеличению в 2.5 раза поверхностной механической прочности поляризационных пленок, предотвращающее деформируемость пленок - за счет встраивания в поверхность трудноразрушимых С-С связей от углеродных нанообъектов.The indicated improvement in the application of nanostructuring of the surface of polarizing films with a mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers, previously used only to increase the laser and mechanical strength of the conductive layers and soft materials of the UV and IR ranges, to improve the photorefractive properties of organic nanocomposites [7], has led to a reduction in the cost of the material of the polarizing film 2 times, the preservation of transmittance in the visible region of the spectrum for the parallel component of light - due to the small refractive index Nia carbon nanotubes, and 2.5-fold increase in surface mechanical strength of the polarizing films, the films deformability prevents - by embedding into the surface trudnorazrushimyh C-C bonds from the carbon nano-objects.
Указанное усовершенствование позволило расширить область применения пленок в гражданском приборостроении, связанном с производством микроскопической, дисплейной, медицинской техники, а также в системах записи-считывания оптической информации, переключения потоков излучения, в телекоммуникационных, и лазерных системах и комплексах.The indicated improvement made it possible to expand the field of application of films in civil instrument engineering related to the production of microscopic, display, and medical equipment, as well as in systems for recording and reading optical information, switching radiation fluxes, in telecommunication, and laser systems and complexes.
Источники информацииInformation sources
1. Васильев А.А., Касасент Д., Компанец И.П., Парфенов А.В. Пространственные модуляторы света, - М.: Радио и связь. 1987, 320 с.1. Vasiliev A.A., Casasent D., Kompanets I.P., Parfenov A.V. Spatial light modulators, - M.: Radio and communications. 1987, 320 p.
2. Жаркова Г.М., Сонин А.С. Жидкокристаллические композиты. Новосибирск: ВО "Наука", 1994. 214 с.2. Zharkova G.M., Sonin A.S. Liquid crystal composites. Novosibirsk: VO "Nauka", 1994.214 p.
3. Каманина Н.В., Соме Л.Н., Тарасов А.А. «Коррекция фазовых аберраций голографическим методом с применением жидкокристаллических пространственных модуляторов света», Оптика и спектроскопия, т.68, №3, с.691-693, 1990.3. Kamanina N.V., Soome L.N., Tarasov A.A. “Correction of phase aberrations by the holographic method using liquid crystal spatial light modulators”, Optics and Spectroscopy, vol. 68, No. 3, pp. 691-693, 1990.
4. Савко С.С, Игольникова Л.М. «Влияние солнечного облучения на стабильность поляризационных светофильтров», Оптико-механическая промышленность, №1, с.6-96 1981.4. Savko S.S., Igolnikova L.M. "The effect of solar radiation on the stability of polarizing filters", Optical-mechanical industry, No. 1, pp.6-96 1981.
5. Виноградова О.В., Гапоненко И.М., Налбандян Ю.Е., Савко С.С., Студенов В.И., Учанов Ю.Е. «Повышение термо- и влагостойкости поляризационных пленок», Оптико-механическая промышленность, №11, с.41-43, 1989.5. Vinogradova O. V., Gaponenko I. M., Nalbandyan Yu. E., Savko S. S., Studenov V. I., Uchanov Yu. E. “Improving the thermal and moisture resistance of polarizing films”, Optical-mechanical industry, No. 11, pp. 41-43, 1989.
6. Н.В. Каманина, П.Я. Васильев, В.И. Студенов, «Тонкопленочные поляризаторы для видимого диапазона спектра с наноструктурированной поверхностью на основе углеродных нанотрубок», Письма в ЖТФ, том 36, вып.15, 2010.6. N.V. Kamanina, P.Ya. Vasiliev, V.I. Studenov, “Thin-film polarizers for the visible range of the spectrum with a nanostructured surface based on carbon nanotubes”, Letters in ZhTF, volume 36, issue 15, 2010.
7. N.V. Kamanina, N.A. Shurpo, S.V. Likhomanova, D.N. Timonin, S.V. Serov, O.V. Barinov, P.Ya. Vasilyev, V.I. Studeonov, N.N. Rozhkova, V.E. Vaganov, I.V. Mishakov, A.A. Artukh, L.A. Chernozatonskii, "Features of the nanostractured composites", Proceedings of the tenth Israeli-Russian Bi-National Workshop 2011 "The Optimization of the Composition, Structure and Properties of Metals, Oxides, Composites, Nano- and Amorphous Materials", Israel Academy of Science and Humanities and the Russian Academy of Science; 20 June - 23 June, 2011, p.77-85.7. N.V. Kamanina, N.A. Shurpo, S.V. Likhomanova, D.N. Timonin, S.V. Serov, O.V. Barinov, P.Ya. Vasilyev, V.I. Studeonov, N.N. Rozhkova, V.E. Vaganov, I.V. Mishakov, A.A. Artukh, L.A. Chernozatonskii, "Features of the nanostractured composites", Proceedings of the tenth Israeli-Russian Bi-National Workshop 2011 "The Optimization of the Composition, Structure and Properties of Metals, Oxides, Composites, Nano- and Amorphous Materials", Israel Academy of Science and Humanities and the Russian Academy of Science; June 20 - June 23, 2011, p. 77-85.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136839/28A RU2498373C2 (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Polarising films for visible spectrum range having nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibres |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136839/28A RU2498373C2 (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Polarising films for visible spectrum range having nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibres |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011136839A RU2011136839A (en) | 2013-03-10 |
| RU2498373C2 true RU2498373C2 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49123202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011136839/28A RU2498373C2 (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Polarising films for visible spectrum range having nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibres |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498373C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851331C1 (en) * | 2024-12-06 | 2025-11-24 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НПО ГОИ им. С.И. Вавилова") | Iodine-polyvinyl alcohol thin-film polariser and method for its manufacture |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105679006A (en) * | 2016-02-24 | 2016-06-15 | 四川长虹电器股份有限公司 | Laser television infrared voice broadcast system and method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2405177C2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-11-27 | Наталия Владимировна Каманина | Optical coating based on carbon nanofibres aligned in electric field for optical instrument making, micro- and nano-electronics when levelling boundary interface of media: solid substrate-coating |
| JP2011028264A (en) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Qinghua Univ | Optical polarizer |
-
2011
- 2011-09-05 RU RU2011136839/28A patent/RU2498373C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2405177C2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-11-27 | Наталия Владимировна Каманина | Optical coating based on carbon nanofibres aligned in electric field for optical instrument making, micro- and nano-electronics when levelling boundary interface of media: solid substrate-coating |
| JP2011028264A (en) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Qinghua Univ | Optical polarizer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851331C1 (en) * | 2024-12-06 | 2025-11-24 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НПО ГОИ им. С.И. Вавилова") | Iodine-polyvinyl alcohol thin-film polariser and method for its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011136839A (en) | 2013-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101876986B1 (en) | Film for adjusting transmittance | |
| JP6577979B2 (en) | Laminated body and liquid crystal display device | |
| US11561428B2 (en) | Optical device | |
| KR101713476B1 (en) | Polarizer | |
| TWI705283B (en) | Polymer containing scattering type va liquid crystal device | |
| KR101440738B1 (en) | Retardation film, polarizing plate using same, and liquid crystal display device | |
| RU2498373C2 (en) | Polarising films for visible spectrum range having nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibres | |
| KR20190017297A (en) | Liquid crystal display apparatus | |
| JP2017068005A (en) | Method for manufacturing optical anisotropic layer and method for manufacturing polarizing plate | |
| RU2426157C1 (en) | Polarising films for visible spectrum range with nanostructured surface based on hydrocarbon nanotubes | |
| CN108287384A (en) | A kind of liquid crystal display panel and its LCD TV | |
| CN118829915A (en) | Optical film and viewing angle control system | |
| Rahman et al. | Incorporation and orientational order of aligned carbon nanotube sheets on polymer films for liquid crystal-aligning transparent electrodes | |
| RU2697413C1 (en) | Polarization films for visible spectrum with nanostructured surface based on quartz nanoparticles | |
| CN101305054B (en) | Composition, film and liquid crystal display | |
| Chen et al. | Integration of a-Si: H solar cell with novel twist nematic liquid crystal cell for adjustable brightness and enhanced power characteristics | |
| KR102318677B1 (en) | Optical Device | |
| US20060103781A1 (en) | Multi-function integrated polarizer/optical film structure and manufacturing method thereof | |
| TWI781392B (en) | Polarization-variable element | |
| TW202348425A (en) | Polymer-dispersed liquid crystal film, optical film set, and method for producing polymer-dispersed liquid crystal film | |
| KR20210036301A (en) | Optical Device | |
| JP2021002059A (en) | Optical film, transfer film, image display device, method for manufacturing optical film, and method for manufacturing transfer film | |
| KR102191610B1 (en) | Optical Device | |
| Solodar et al. | Transition Metal Chalcogenide Tin Sulfide Nanodimensional Films Align Liquid Crystals | |
| CN1727967A (en) | The preparation method of a kind of pure position phase transmission-type TFT liquid crystal wave-front corrector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130908 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180906 |