Chalcogenide-Based Hybrid Polymers with High Refractive Index for IR Thermal Imaging

用于红外热成像的高折射率硫族化物杂化聚合物

基本信息

  • 批准号:
    1607971
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-07-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

NON-TECHNICAL SUMMARY: This collaborative project project aims to prepare a novel class of polymeric materials that are derived from sulfur or selenium-based feedstocks. These materials will afford advanced new polymers with special optical and thermomechanical properties that can be used as lenses, windows, or other device components for thermal imaging. in the mid-infrared range. Infrared (IR) optical devices are widely used in optical communications, as well as in defense applications that require high-resolution imaging under conditions of pure darkness. NSF support of this project will enable fundamental insights into the key parameters required to control the properties (optical, mechanical, thermal) of these materials that will be essential for use in IR imaging applications. The advances from the project are anticipated to enable the creation of new IR devices and applications that are inaccessible with the inorganic materials that are currently used. The close integration of fundamental scientific research with cutting-edge IR technological problems will serve as a broader framework to train the students working on the project and expose K-12 students to aspects of polymer science through educational outreach activities. TECHNICAL SUMMARY:This collaborative interdisciplinary group will investigate the development of a new class of chalcogenide-based copolymers with very high refractive index (n greater than 2.0 in the visible and IR spectrum) and high IR transparency so as to afford a new class of optical polymers for use in mid-IR thermal imaging. Infrared (IR) optical technology is widely used in optical communications as well as in military and defense applications that require high-resolution imaging under conditions of pure darkness. Currently, synthetic polymers cannot be used as transmitting materials for mid-IR imaging applications as lenses or other device components since these materials strongly absorb IR radiation in the spectral window (3-5 micrometers) required for thermal imaging. In the proposed research, the PIs will investigate the copolymerizations of molten elemental sulfur (S8) together with other chalcogenide comonomers to increase the refractive index of these materials. Conversely, copolymerization of chalcogenide monomers with trivinylic or halogenated styrenic comonomers will also be conducted to lower the C-H content in these copolymers and ultimately increase the IR transparency of the resulting optical materials in the 3-5 micrometer mid-IR regime.
非技术摘要:该合作项目旨在制备一类源自硫或硒基原料的新型聚合物材料。 这些材料将提供具有特殊光学和热机械性能的先进新型聚合物,可用作透镜、窗口或其他热成像设备组件。在中红外范围内。 红外 (IR) 光学器件广泛应用于光通信以及需要在纯黑暗条件下进行高分辨率成像的国防应用。 美国国家科学基金会对该项目的支持将使人们能够对控制这些材料的性能(光学、机械、热)所需的关键参数产生基本的了解,这些参数对于红外成像应用至关重要。 该项目的进展预计将能够创建目前使用的无机材料无法实现的新红外设备和应用。 基础科学研究与尖端红外技术问题的紧密结合将成为一个更广泛的框架来培训从事该项目的学生,并通过教育推广活动让 K-12 学生接触到聚合物科学的各个方面。技术摘要:该跨学科合作小组将研究开发一类新型硫属化物基共聚物,该共聚物具有极高的折射率(在可见光和红外光谱中 n 大于 2.0)和高红外透明度,从而提供新型光学材料用于中红外热成像的聚合物。 红外 (IR) 光学技术广泛应用于光通信以及需要在纯黑暗条件下进行高分辨率成像的军事和国防应用。 目前,合成聚合物不能用作中红外成像应用的传输材料(如透镜或其他设备组件),因为这些材料会强烈吸收热成像所需光谱窗口(3-5 微米)内的红外辐射。 在拟议的研究中,PI 将研究熔融元素硫 (S8) 与其他硫属化物共聚单体的共聚,以提高这些材料的折射率。 相反,硫属化物单体与三乙烯基或卤代苯乙烯共聚单体也将进行共聚,以降低这些共聚物中的C-H含量,并最终提高所得光学材料在3-5微米中红外范围内的红外透明度。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
One Dimensional Photonic Crystals Using Ultrahigh Refractive Index Chalcogenide Hybrid Inorganic/Organic Polymers
使用超高折射率硫属化物混合无机/有机聚合物的一维光子晶体
  • DOI:
    10.1021/acsmacrolett.8b00245
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.015
  • 作者:
    Kleine, Tristan S.;Diaz, Liliana Ruiz;Konopka, Katrina M.;Anderson, Laura E.;Pavlopolous, Nicholas G.;Lyons, Nicholas P.;Kim, Eui Tae;Kim, Youngkeol;Glass, Richard S.;Char, Kookheon;et al
  • 通讯作者:
    et al
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  • DOI:
    10.1039/c8py00270c
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang, Yueyan;Kleine, Tristan S.;Carothers, Kyle J.;Phan, David D.;Glass, Richard S.;Mackay, Michael E.;Char, Kookheon;Pyun, Jeffrey
  • 通讯作者:
    Pyun, Jeffrey
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  • 资助金额:
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