和频振动光谱法研究环氧树脂基材料与无机基底的界面分子结构

本项目针对高分子"被包埋"界面的分子结构和粘接性能的相互关系，以一种新颖的二阶非线性光谱－和频振动光谱为主要技术，配合其他表征手段，研究一类重要的工程材料－环氧树脂基材料与无机基底的界面分子结构。由于和频振动光谱的表界面选择性和分子基团取向的敏感性，本项目将在分子层次上原位获得环氧树脂基材料表面、与硅质基底界面以及与金属铜基底界面上存在的分子基团的细节结构信息，包括分子基团的聚集、排列、取向、取向分布和可能存在的其他物理化学作用等信息；同时将改变研究体系温度和湿度以观测表界面分子结构在这两种外场作用下的松弛过程和界面的破坏过程。根据上述研究结果，我们将建立环氧树脂基材料界面分子结构和界面粘接性能之间的关系，并揭示环氧树脂基材料在这两种外场作用下的界面破坏机理，为环氧树脂基材料的分子设计和配方设计提供理论指导和知识积累。

本研究项目将非线性光学技术-和频振动光谱应用于环氧树脂基材料的表界面分子结构研究。研究中发展了非线性光谱的实验设置，并成功应用于工业树脂配方的界面探测。采用了非线性光谱的不同偏振组合，通过不同的偏振组合可以有选择性地得到表面或界面的光谱或者干涉光谱。本项目中还将理论分析方法应用于界面分子基团取向的研究，并与界面的特性关联。通过实验和理论分析发现界面分子的有序性和界面材料的柔性，对形成良好的界面都有重要贡献。提出的应用于分析表界面和本体对非线性光学响应的解析方法，已成功应用于模型聚合物体系，并可作为一种普遍的解析方法应用于其他树脂体系。本项研究工作对将来的研究方向起着引领的作用，由此展开的后续工作正在进行。我们将把多种无机有机杂化材料的表界面问题作为一个重要研究方向继续进行下去。