Поляризационные свойства модифицированных йодно-поливиниловых поляризаторов

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Лихоманова С.В., Каманина Н.В. Поляризационные свойства модифицированных йоднополивиниловых поляризаторов // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 10. С. 82–88. http://doi.org/10.17586/10235086202592108288

Likhomanova S.V., Kamanina N.V. Polarization properties of iodinepolyvinyl modified polarizers [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 10. P. 82–88. http://doi.org/10.17586/10235086202592108288

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Предметом исследования являлись поляризационные характеристики йоднополивинилспиртовых поляризаторов, модифицированных одностенными и/или двустенными углеродными нанотрубками, а также фуллереном С₇₀. Концентрация указанных сенсибилизаторов составляла 0,1 вес.% относительного поливинилового спирта. Цель работы. Создание тонкоплёночных поляризаторов для диапазона спектра 450–700 нм с высокой поляризующей способностью (95–99%) и с варьируемым значением пропускания параллельной составляющей потока излучения от 50 до 80%. Метод. Изменение пропускания компонент видимого излучения в поляризаторах достигается путём использования различных сенсибилизаторов и их концентрации. При этом важной задачей является сохранение на высоком уровне поляризующей способности оптических элементов. В данной работе была предложена методика сенсибилизации объёма поливинилового спирта углеродными наночастицами. Различные доминирующие механизмы взаимодействия «поливиниловый спирт – наночастица» привели к созданию поляризаторов с варьируемыми спектральными характеристиками, сохраняя общую технологию изготовления йоднополивинилспиртовых поляризаторов. Основные результаты. Спектральные измерения йоднополивинилспиртовых поляризаторов, сенсибилизированных фуллереном С₇₀, продемонстрировали значительный рост пропускания параллельной компоненты оптического излучения на 10–20% во всём видимом спектральном диапазоне. Увеличение пропускания перпендикулярной составляющей потока излучения наблюдалось в более коротковолновой области спектра — 400–500 нм, что привело к снижению поляризующей способности. Сенсибилизация углеродными нанотрубками незначительно уменьшила пропускание параллельной составляющей, но сохранило высокое значение поляризующей способности поляризаторов. Практическая значимость. Практическая значимость заключается в создании йоднополивиниловых поляризаторов с варьируемым значением пропускания компонент электромагнитного поля (ортогональной и параллельной составляющих вектора напряжённости электрического поля) за счёт внесения углеродных наночастиц при сохранении существующего технологического процесса.

Ключевые слова:

йоднополивинилспиртовой поляризатор, поляризующая способность, фуллерен, углеродные нанотрубки, углеродные наночастицы, модификации поляризаторов

Благодарность:

авторы работы благодарят коллег отдела «Фотофизика наноструктурированных материалов и устройств» за обсуждение полученных результатов. Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 242300021 (https://rscf.ru/prjcard_int?242300021).

Коды OCIS: 160.1190; 230.5440; 160.4236

Список источников:

1. Розенберг М.Э. Полимеры на основе винилацетата. Л.: Химия, 1983. 176 с.
Rosenberg M.E. Polymers on the vinyl acetate base [in Russian]. L.: Chemistry, 1983. 176 p.

2. Luqing C., Yang Z., Hao Z., Shuai X., Weihuan L., Wentao C. The influence of the molecular chain length of PVA on the toughening mechanism of calcium silicate hydrates // Phys. Chem. Chem. Phys. 2024. V. 26. P. 9399–9412. https://doi.org/10.1039/d3cp05000a

3. Zhenghui S., Araz R.-A., Kyudeok O., Guihua Y., Hye J.Y., Hak L.Z. Improving the barrier properties of packaging paper by polyvinyl alcohol based polymer coating-effect of the base paper and nanoclay // Polymers (Basel). 2021 Apr 19. V. 13(8):1334. https://doi.org/10.3390/polym13081334

4. Сушко Н.И., Третинников О.Н. Поляризационная пленка и способ ее получения // Патент РФ № RU 2520938. 2

Sushko N.I., Tretinnikov O.N. Polarizer film and method of its production // RF Patent № RU 2520938. 2006.

5. Majeed A.H., Nawras K.Al‑S., Alaa A.M. Fabrication and exploring the structural, dielectric and optical features of PVA/SnO₂/Cr₂O₃ nanostructures for optoelectronic applications // Optical and Quantum Electronics. 2023. 55:1016 https://doi.org/10.1007/s11082-023-05261-2

6. Ameen A.M. Study the influence of TiO₂-nanoparticles doped in polyvinyl alcohol by measuring optical properties of PVA films // Iraqi Journal of Nanotechnology, synthesis and application. 2022. V. 3. P. 59−70. https://doi.org/10.47758/ijn.vi3.62

7. Chongad L.S., Jain A., Mukherjee G.S., Banerjee M. Optical properties of CuS nanoparticles embedded polyvinyl alcohol (PVA) films // Journal of nano- and electronic physics. 2021. V. 13(1). P. 01023(4pp). https://doi.org/10.21272/jnep.13(1).01023

8. Jin Q., Yu H., Zhang Y., Chen J., Cao Y. Influence of urea on polarization property and mechanical properties of polyvinyl alcohol films for the polarizers // Journal of Polymer Research. 2022. 29:489. https://doi.org/10.1007/s10965-022-03321-x

9. Лапуть О.А., Зуза Д.А., Васенина И.В., Курзина И.А. Влияние имплантации ионов цинка, магния и серебра на поверхностные физико-химические свойства поливинилового спирта // Перспективы развития фундаментальных наук: сборник научных трудов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск. 23−26 апреля 2019 г. С. 123−125. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/55891

Laput’ O.A., Zuza D.A., Vasenina I.V., sc. supervis. Kurzina I.A. The implantation influence of a zinc ion, magnesium and silver on polyvinyl alcohol surface physic-chemical properties [in Russian] // Abstracts XVI International Conference of students, graduate students and young scientists. Tomsk. April 23–26. 2019. P. 123−125. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/55891

10. Zhang S., Yu H., Chen Q., Hu H., Song Y., Chen J., Cao Y., Xiang M. Influence of pentaerythritol on the properties of polyvinyl alcohol films for the polarizers // Journal of Polymer Research. 2020. V. 27:31. https://doi.org/10.1007/s10965-020-2006-z
11. Каманина Н.В., Васильев П.Я., Студенов В.И. Поляризационные пленки для видимого диапазона спектра с наноструктурированной поверхностью на основе углеродных нанотрубок и нановолокон // Патент RU 2 498373 C2. 2013.

Kamanina N.V., Vasilev P.Ya, Studenov V.I. Polarization films for visible spectral range with a nanostructured surface based on carbon nanotubes and nanofibers [in Russian] // RF Patent RU 2 498373 C2. 2013.

12. Каманина Н.В., Студенов В.И., Ткачёв А.Г. Тонкопленочные поляризаторы света: структурирование объема среды и модификация поверхности // Жидк. крист. и их практич. использ. 2020. Т. 20 (4). С. 78–83. https://doi.org/10.18083/LCAppl.2020.4.78

Kamanina N.V., Studenov V.I., Tkachev A.G. Thin-film light polarizers: media bulk structuring and surface modifying [in Russia] // Liq. cryst. and their appl. 2020. V. 20 (4). P. 78–83. https://doi.org/10.18083/LCAppl.2020.4.78

13. Каманина Н.В., Лихоманова С.В., Васильев П.Я., Студёнов В.И., Чернозатонский Л.А., Ваганов В.Е., Мишаков И.В. Изменение поверхностных свойств тонкоплёночных поляризаторов с углеродными наноструктурами // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. Вып. 24. С. 49−56.

Kamanina N.V., Likhomanova S.V., Vasilyev P.Ya., Studeonov V.I., Chernozatonskii L.A., Vaganov V.E., Mishakov I.V. Surface properties of thin-film polarizers modified by carbon nanostructures // Technical Physics Letters. 2011. V. 37. № 12. P. 1165−1167.

14. Kamanina N., Fedorova L., Likhomanova S., Zubtcova Y., Kuzhakov P. Impact of carbon-based nanoparticles on polyvinyl alcohol polarizer features: Photonics applications // Nanomaterials. 2024. V. 14(9). P. 737. https://doi.org/10.3390/nano14090737

15. Prasad N.V.K., Naidu K.C.B., Baba Basha D. Environmental and energy applications of graphene-based nanocomposites: A brief review // Crystals. 2024. V. 14. P. 781. https://doi.org/10.3390/cryst14090781

16. Лихоманова С.В., Зубцова Ю.А., Каманина Н.В. Поляризационные свойства йодно-поливинилспиртовых поляризаторов, сенсибилизированных оксидом графена // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 7. С. 101–106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-07-101-106

Likhomanova S.V., Zubtsova Y.A., Kamanina N.V. Polarization properties of iodine-polyvinyl alcohol polarizers sensitized with graphene oxide [in Russian] // Journal of Optical Technology. 2023. V. 90(7). P. 414−416. https://doi.org/10.1364/JOT.90.000414

17. Hossain J., Md. Mazedul H.S., Shanawaz A., Sumaiya I.S., Md. Khalid H.S., Nafis R.S., Upoma P., Ashifa I., Aliza R., Natasha N.H., Fahim K.A., Md. Ashraful A. Reinforcement of biodegradable PLA-PVA composite films with carbon nanotubes: Mechanical and thermal property analysis // Journal of Materials Science Research and Reviews. 2025. V. 8(1):110-23. https://doi.org/10.9734/jmsrr/2025/v8i1383. 2025

18. Moon M., Mim S.R., Md. Billah M., Masud A.K.M. Synthesis and characterization of surface modified MWCNTs reinforced PVA composite films // Heliyon. 2025. V. 112025. (e41700). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2025.e41700