GO掺杂PQ-PMMA光致聚合物全息存储材料及其制备方法和全息光盘

本发明属于全息技术领域，具体涉及go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料及其制备方法和全息光盘。

背景技术：

在大数据时代，随着海量数据的大幅产生，数据的存储面临着极大的挑战，体全息存储方法凭借其具有大容量和高传输速度的优势，被认为是一种极具潜力的存储技术。全息存储以光波作为主体，可通过调整振幅、相位和偏振等参量提高光存储密度。近年来，通过利用偏振信息提高全息记录的维度得到了广大的关注，例如：光致折射率变化晶体，偶氮类材料和聚合物分散液晶等诸多偏振敏感材料无法满足全息记录存储的要求，这些材料主要缺点在于其制作工业复杂、价格昂贵、光栅可擦写和材料本身不稳定。

技术实现要素：

本发明提供go(氧化石墨烯)掺杂pq-pmma(菲醌-聚甲基丙烯酸甲酯)光致聚合物全息存储材料及其制备方法和全息光盘，实现光致聚合物材料作为全息存储的优良介质。该材料制备工艺简单，价格低廉，厚度值精准可控但光致收缩可忽略不计，偏振敏感性较好，使得该新型光致聚合物材料成为全息成像及数据存储领域应用中所需的核心记录材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

首先，本发明提供go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料，其各组分原料的重量比为：mma：100wt％，aibn：0.7-1wt％，pq：1-1.3wt％，go：0.0005-0.002wt％。

其次，本发明提供上述go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的制备方法，包括以下步骤：

将单层氧化石墨烯纳米片加入到nmp中形成混合溶液，经超声分散，然后将所述混合溶液分散后形成的分散液转移至离心管中，通过所述离心管离心去除溶液中未分散的go，将离心后的所述分散液按比例加入到mma的溶液中，并经超声混合；

按比例称量aibn和pq，加入经超声混合的所述溶液，将所述溶液经超声振荡进行混合，得到包含有感光剂的溶液；

将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，在水浴中进行搅拌，得到具有粘稠度的胶体物质；

将所述胶体溶液注入带有聚四氟乙烯的玻璃密封模具中，烘烤反应后取出，并冷却，使其停止聚合并脱模，制得片状材料。

在以上方案中优选的是，将单层氧化石墨烯纳米片加入到nmp中形成混合溶液，经超声分散的时间为1～2小时。

还可以优选的是，按比例称量aibn和pq，加入经超声混合的所述溶液，将所述溶液经超声振荡进行混合的时间为30～60分钟。

还可以优选的是，得到具有感光剂的所述溶液中，所述感光剂pq的含量为1.3wt％。

还可以优选的是，将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，进行水浴的温度为55～60℃。

还可以优选的是，将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，进行水浴并搅拌的搅拌转速为600～1000转/分钟。

还可以优选的是，将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，进行水浴并搅拌的时间为1～2小时。

还可以优选的是，将所述胶体溶液注入带有聚四氟乙烯的玻璃密封模具中，烘烤聚合的时间为20～24小时。

再次，本发明提供全息光盘，所述全息光盘采用如上所述的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料制成。

本发明能够达到以下有益效果：

本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料及其制备方法和全息光盘，其go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料，作为全息存储的优良介质，成本较低，厚度值精准可控但光致收缩可忽略不计，偏振敏感性较好，适合作为具有高浓度感光剂的新型光致聚合物材料，适合作为全息成像及数据存储领域应用中所需的核心记录材料；其相比于传统的菲醌掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯材料，具有更高的折射率调制度，可有效提高材料的存储容量。与此同时，通过go掺杂极大提高了材料对偏振光的感光灵敏度，并且获得较高的衍射效率。此外，由于该材料具有优异偏光敏感性特性，使得其在同轴偏光全息信息存储应用中具有广阔的应用前景；其制备成本较低，具备良好的偏振选择性和偏振敏感度，且所制备材料厚度精准可控但光致收缩却可忽略不计；该新型光致聚合物材料具有优异衍射效率和折射率调制度，适合作为全息成像及数据存储领域应用中所需的核心记录材料，可显著提升信息存储容量，在同轴偏光全息信息存储中具有广阔的应用前景。此外，该材料良好的光学特性使其在传统体全息记录领域也颇具应用潜力。本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的制备方法，工艺合理，降低成本，能够根据实际需要，通过模具制备不同大小形状的材料，实现对材料外型精准可控。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的吸收光谱曲线图。

图2为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的通过两束正交态的线偏振光记录测得的衍射效率曲线图。

图3为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的曝光前后的折射率调制度的曲线图。

图4为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的通过同轴全息系统记录的图像。

图5为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的通过同轴全息系统再现的图像。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

实施例1

go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料，其各组分原料的重量比为：mma：100wt％，aibn：0.7-1wt％，pq：1-1.3wt％，go：0.0005-0.002wt％。

本实施例的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料，具有优异的偏振敏感性，能够应用于偏光全息存储领域。

并且优选的，go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料，其各组分原料的重量比可以为：mma(甲基丙烯酸甲酯)100wt％，aibn(偶氮二异丁腈)1wt％，pq(菲醌)1.3wt％，nmp(n-甲基吡咯烷酮)3wt％，go(氧化石墨烯)0.0015wt％。

需要说明的是，上述各组分原料的重量比是以mma的重量为1，即100wt％，其他原料组分相对于mma的重量百分数。即mma：100wt％，aibn：1wt％，pq：1.3wt％，nmp：3wt％，go：0.0015wt％。例如材料各组分原料mma：aibn：pq：nmp：go的重量比例为100：1：1.3：0.0015。

实施例2

实施例1的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的制备方法，包括以下步骤：

将单层氧化石墨烯纳米片加入到nmp中形成混合溶液，经超声分散，然后将所述混合溶液分散后形成的分散液转移至离心管中，通过所述离心管离心去除溶液中未分散的go，将离心后的所述分散液按比例加入到mma的溶液中，并经超声混合；

按比例称量aibn和pq，加入经超声混合的所述溶液，将所述溶液经超声振荡进行混合，得到包含有感光剂的溶液；

将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，在水浴中进行搅拌，得到具有粘稠度的胶体物质；

将所述胶体溶液注入带有聚四氟乙烯的玻璃密封模具中，烘烤反应后取出，并冷却，使其停止聚合并脱模，制得片状材料。

需要说明的是，分散液与mma的重量比例可以为3：100。mma：aibn：pq的重量比可以为100：1：1.3。mma：aibn：pq：go的最优选重量比为100：1：1.3：0.0015。所述片状材料的厚度均匀，且其厚度可以为1.5mm。

本实施例的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的制备方法，利用两步聚合的方法，利用甲基丙烯酸甲酯(mma)为单体，利用热引发剂偶氮二异丁腈(aibn)、菲醌(pq)、氧化石墨烯为单体聚合引发剂，制备了以甲基丙烯酸甲酯为基底的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料。通过选取原料的最佳混合比例，通过超声震荡使得原料混合均匀，利用恒温水浴锅对材料进行预聚合，当粘液达到预设粘度时，可以将材料放入模具在烘箱中固化处理并打磨抛光；所得go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的样品大小、厚度可控，具有良好全息特性与偏振敏感性，能够满足偏光全息的实用需求。

实施例3

实施例2的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的制备方法，进一步的，将单层氧化石墨烯纳米片加入到nmp中形成混合溶液，经超声分散的时间为1～2小时。

进一步的，按比例称量aibn和pq，加入经超声混合的所述溶液，将所述溶液经超声振荡进行混合的时间为30～60分钟；实现混合均匀。例如将所述溶液经超声振荡进行混合的时间为30、40或60分钟。

进一步的，得到具有感光剂的所述溶液中，所述感光剂pq的含量为1.3wt％。

进一步的，将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，进行水浴的温度为55～60℃。例如进行水浴的温度为55、58或60℃。

进一步的，将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，进行水浴并搅拌的搅拌转速为600～1000转/分钟。例如进行水浴并搅拌的搅拌转速为600、800或1000转/分钟。

进一步的，将具有感光剂的所述溶液放入恒温磁力搅拌器中，进行水浴并搅拌的时间为1～2小时；实现搅拌均匀。

进一步的，将所述胶体溶液注入带有聚四氟乙烯的玻璃密封模具中，烘烤聚合的时间为20～24小时。例如烘烤聚合的时间为20、22或24小时。

进一步的，将所述胶体溶液注入带有聚四氟乙烯的玻璃密封模具中，烘烤反应后取出，其冷却的时间为1～2小时。

上述实施例的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的制备方法，利用两步聚合的方法，图1为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的吸收光谱曲线图，从图1中可知材料在450～500nm波段具有很强的吸收，大于550nm波段吸收几乎为0；因此可选择532nm作为材料的泵浦光源，632nm作为探测光。图2为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的通过两束正交态的线偏振光记录测得的衍射效率曲线图，通过两束正交态的线偏振光(记录信号光s,记录参考光p，再现参考光p)记录测得的衍射效率曲线图，从曲线可知，随着曝光时间增加，材料衍射效率逐渐增大，最大衍射效率可超过6％。图3为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的曝光前后的折射率调制度的曲线图，随着曝光时间增加，材料的折射率发生了明显变化，最大折射率调制度可达7×10^-5。图4为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的通过同轴全息系统记录的图像，图5为本发明的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料的通过同轴全息系统再现的图像；通过对比可知，再现出来的图像清晰，分辨率高，具有较高的衍射效率。

实施例4

全息光盘，所述全息光盘采用如实施例1所述的go掺杂pq-pmma光致聚合物全息存储材料制成。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。