本发明涉及光学记录材料领域，特别涉及一种可用于全息记录的掺杂氧化石墨烯的光致聚合物薄膜感光材料及其制备方法。
背景技术：
光存储技术正逐渐替代传统的磁存储技术，占据信息存储的主流。当前应用较为广泛的光存储技术是二维光盘存储，主要利用激光在光盘表面局部点上是否发生反射来实现0或1的二进制数据读取。但是随着大数据信息存储时代的到来，光盘存储的局限性越来越明显，主要表现在：一是受系统衍射受限等的影响，存储密度已趋近于理论极限；二是按位存储和读出的“串行”方式限制了数据的传输速率。
全息存储被认为是最有可能实现的下一代光存储技术，其利用全息的方式记录和再现信息，具有存储密度高、传输速率快和冗余度高等特点。其中，体全息存储是一种具有代表性的全息存储技术。超高存储密度和超快传输速率的体全息存储技术，对记录材料的性能提出了一系列严格的要求，比如需要同时具有动态范围大、敏感性高、尺寸稳定性好、光学质量高以及厚度合适等全息存储性能。传统的光致聚合物记录材料虽然具有较好的全息性能，不需要后湿化处理等特点，但是水溶类材料也普遍具有收缩性大，全息性能不稳定，长期保存性能差等问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料及其制备方法，抑制材料的皱缩，提高尺寸稳定性，同时改善其全息性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其成分包括聚乙烯醇、丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、三乙醇胺、光敏剂和氧化石墨烯。其成分的质量百分比（wt％）为：聚乙烯醇40~60％、丙烯酰胺10~30％、亚甲基双丙烯酰胺0~10％、三乙醇胺20~40％、光敏剂0.05~0.3％和氧化石墨烯0.1~10％。其中聚乙烯醇的醇解度在80~99%。光敏剂选自以下的一种或多种：曙红Y、赤藓红B、亚甲基蓝、吖啶橙。
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料的制备方法，包括以下步骤：
①清洗基片：将光学玻璃片切割成合适大小,先用无水乙醇在超声波清洗器中清洗，再用去离子水冲洗，最后放到烘箱中烘干待用；
②分别制备聚乙烯醇溶液、单体溶液、氧化石墨烯溶液和光敏剂溶液；
③将单体溶液和氧化石墨烯溶液分别加入聚乙烯醇溶液中混合，待搅拌均匀后加入光敏剂溶液，最后用超声法除去气泡制得光致聚合物溶胶；
④将光致聚合物溶胶均匀涂布到洁净基片上，放置36~48h自然晾干，待水分充分挥发后得到光致聚合物全息记录材料。
步骤②-④在暗室环境、温度20~25℃、相对湿度40~60％的条件下进行。
聚乙烯醇溶液的制备方法：将聚乙烯醇加入去离子水中，先常温搅拌10min，充分溶胀后水浴加热逐渐升温至60~90℃，边搅拌边加热，同时限制升温速度不超过150℃/h，搅拌速度为60~100r/min，溶解4h得到聚乙烯醇溶液。
单体溶液的制备方法：将丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，30~50℃恒温水浴加热搅拌均匀，然后取光引发剂三乙醇胺加入其中并持续搅拌均匀，制得单体溶液。
氧化石墨烯溶液的制备方法：将氧化石墨烯加入去离子水中，30~50℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得氧化石墨烯溶液。
光敏剂溶液的制备方法：将光敏剂加入去离子水中，30~50℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得光敏剂溶液。
本发明所述的掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其工作机理是基于相干光照射下的双扩散效应，形成全息光栅。由于氧化石墨烯大的折射率调制，优良的力学和光学性能，使制作的全息记录材料具有以下优点：完成全息记录后，材料的记录信息稳定，耐候性强，保存期长；衍射效率、分辨率和灵敏度高，适用于大容量全息存储和三维显示。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其成分及质量百分比（wt％）为：聚乙烯醇45.5％、丙烯酰胺12.2％、亚甲基双丙烯酰胺2.8％、三乙醇胺36.45％、亚甲基蓝0.05％和氧化石墨烯3％。其中，聚乙烯醇为醇解度88％的1788型。制备方法如下：
①清洗基片，将光学玻璃片切割成60mm×60mm×0.5mm大小，先用无水乙醇在超声波清洗器中清洗，再用去离子水冲洗，最后放到烘箱中烘干待用；
②将45.5g聚乙烯醇加入去离子水中，先常温搅拌10min，充分溶胀后水浴加热逐渐升温至75℃，边搅拌边加热，同时限制升温速度为150℃/h，搅拌速度为80r/min，溶解4h得到聚乙烯醇溶液；
③将12.2g丙烯酰胺和2.8g亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，40℃恒温水浴加热搅拌均匀，然后取36.45g光引发剂三乙醇胺加入其中并持续搅拌均匀，制得单体溶液；
④将3g氧化石墨烯加入去离子水中，40℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得氧化石墨烯溶液；
⑤将0.05g光敏剂亚甲基蓝加入去离子水中，40℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得光敏剂溶液；
⑥将单体溶液和氧化石墨烯溶液分别加入聚乙烯醇溶液中混合，待搅拌均匀后加入光敏剂溶液，最后用超声法除去气泡制得光致聚合物溶胶；
⑦将适量光致聚合物溶胶均匀涂布到洁净基片上，放置42h自然晾干，待水分充分挥发后得到光致聚合物全息记录材料。
步骤②-⑦在暗室环境、温度22℃、相对湿度50％的条件下进行。
实施例2
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其成分及质量百分比（wt％）为：聚乙烯醇60％、丙烯酰胺10％、亚甲基双丙烯酰胺5％、三乙醇胺20％、曙红Y+亚甲基蓝0.05％和氧化石墨烯4.95％。其中，聚乙烯醇为醇解度80％的1780型。制备方法如下：
①清洗基片，将光学玻璃片切割成60mm×60mm×0.5mm大小，先用无水乙醇在超声波清洗器中清洗，再用去离子水冲洗，最后放到烘箱中烘干待用；
②将60g聚乙烯醇加入去离子水中，先常温搅拌10min，充分溶胀后水浴加热逐渐升温至60℃，边搅拌边加热，同时限制升温速度为130℃/h，搅拌速度为60r/min，溶解4h得到聚乙烯醇溶液；
③将10g丙烯酰胺和5g亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，30℃恒温水浴加热搅拌均匀，然后取20g光引发剂三乙醇胺加入其中并持续搅拌均匀，制得单体溶液；
④将4.95g氧化石墨烯加入去离子水中，30℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得氧化石墨烯溶液；
⑤将0.05g光敏剂曙红Y+亚甲基蓝加入去离子水中，30℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得光敏剂溶液；
⑥将单体溶液和氧化石墨烯溶液分别加入聚乙烯醇溶液中混合，待搅拌均匀后加入光敏剂溶液，最后用超声法除去气泡制得光致聚合物溶胶；
⑦将适量光致聚合物溶胶均匀涂布到洁净基片上，放置36h自然晾干，待水分充分挥发后得到光致聚合物全息记录材料。
步骤②-⑦在暗室环境、温度20℃、相对湿度40％的条件下进行。
实施例3
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其成分及质量百分比（wt％）为：聚乙烯醇40％、丙烯酰胺30％、三乙醇胺25.4％、曙红Y+吖啶橙0.1％和氧化石墨烯4.5％。其中，聚乙烯醇为醇解度99％的1799型。制备方法如下：
①清洗基片，将光学玻璃片切割成60mm×60mm×0.5mm大小，先用无水乙醇在超声波清洗器中清洗，再用去离子水冲洗，最后放到烘箱中烘干待用；
②将40g聚乙烯醇加入去离子水中，先常温搅拌10min，充分溶胀后水浴加热逐渐升温至90℃，边搅拌边加热，同时限制升温速度为130℃/h，搅拌速度为100r/min，溶解4h得到聚乙烯醇溶液；
③将30g丙烯酰胺加入去离子水中，50℃恒温水浴加热搅拌均匀，然后取25.4g光引发剂三乙醇胺加入其中并持续搅拌均匀，制得单体溶液；
④将4.5g氧化石墨烯加入去离子水中，50℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得氧化石墨烯溶液；
⑤将0.1g光敏剂曙红Y+吖啶橙加入去离子水中，50℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得光敏剂溶液；
⑥将单体溶液和氧化石墨烯溶液分别加入聚乙烯醇溶液中混合，待搅拌均匀后加入光敏剂溶液，最后用超声法除去气泡制得光致聚合物溶胶；
⑦将适量光致聚合物溶胶均匀涂布到洁净基片上，放置48h自然晾干，待水分充分挥发后得到光致聚合物全息记录材料。
步骤②-⑦在暗室环境、温度25℃、相对湿度60％的条件下进行。
实施例4
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其成分及质量百分比（wt％）为：聚乙烯醇45％、丙烯酰胺12％、亚甲基双丙烯酰胺10％、三乙醇胺22.8％、赤藓红B+吖啶橙+亚甲基蓝0.2％和氧化石墨烯10％。其中，聚乙烯醇为醇解度85％的1785型。制备方法如下：
①清洗基片，将光学玻璃片切割成60mm×60mm×0.5mm大小，先用无水乙醇在超声波清洗器中清洗，再用去离子水冲洗，最后放到烘箱中烘干待用；
②将45g聚乙烯醇加入去离子水中，先常温搅拌10min，充分溶胀后水浴加热逐渐升温至70℃，边搅拌边加热，同时限制升温速度为130℃/h，搅拌速度为70r/min，溶解4h得到聚乙烯醇溶液；
③将12g丙烯酰胺和10g亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，35℃恒温水浴加热搅拌均匀，然后取22.8g光引发剂三乙醇胺加入其中并持续搅拌均匀，制得单体溶液；
④将10g氧化石墨烯加入去离子水中，35℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得氧化石墨烯溶液；
⑤将0.2g光敏剂赤藓红B+吖啶橙+亚甲基蓝加入去离子水中，35℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得光敏剂溶液；
⑥将单体溶液和氧化石墨烯溶液分别加入聚乙烯醇溶液中混合，待搅拌均匀后加入光敏剂溶液，最后用超声法除去气泡制得光致聚合物溶胶；
⑦将适量光致聚合物溶胶均匀涂布到洁净基片上，放置40h自然晾干，待水分充分挥发后得到光致聚合物全息记录材料。
步骤②-⑦在暗室环境、温度21℃、相对湿度45％的条件下进行。
实施例5
掺杂氧化石墨烯的光致聚合物全息记录材料，其成分及质量百分比（wt％）为：聚乙烯醇43％、丙烯酰胺14.6％、亚甲基双丙烯酰胺2％、三乙醇胺40％、曙红Y+赤藓红B+吖啶橙+亚甲基蓝0.3％和氧化石墨烯0.1％。其中，聚乙烯醇为醇解度88％的1788型。其中，聚乙烯醇为醇解度90％的1790型。制备方法如下：
①清洗基片，将光学玻璃片切割成60mm×60mm×0.5mm大小，先用无水乙醇在超声波清洗器中清洗，再用去离子水冲洗，最后放到烘箱中烘干待用；
②将43g聚乙烯醇加入去离子水中，先常温搅拌10min，充分溶胀后水浴加热逐渐升温至80℃，边搅拌边加热，同时限制升温速度为130℃/h，搅拌速度为90r/min，溶解4h得到聚乙烯醇溶液；
③将14.6g丙烯酰胺和2g亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，45℃恒温水浴加热搅拌均匀，然后取40g光引发剂三乙醇胺加入其中并持续搅拌均匀，制得单体溶液；
④将0.1g氧化石墨烯加入去离子水中，45℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得氧化石墨烯溶液；
⑤将0.3g光敏剂曙红Y+赤藓红B+吖啶橙+亚甲基蓝加入去离子水中，45℃恒温水浴加热搅拌均匀，制得光敏剂溶液；
⑥将单体溶液和氧化石墨烯溶液分别加入聚乙烯醇溶液中混合，待搅拌均匀后加入光敏剂溶液，最后用超声法除去气泡制得光致聚合物溶胶；
⑦将适量光致聚合物溶胶均匀涂布到洁净基片上，放置44h自然晾干，待水分充分挥发后得到光致聚合物全息记录材料。
步骤②-⑦在暗室环境、温度24℃、相对湿度55％的条件下进行。