Published September 9, 2023
| Version v1
Publication
Open
Tailoring the optical properties of polyvinyl alcohol-polyvinyl pyrrolidone based polymers
Description
Abstract In this work, new polymeric based films are fabricated and optically characterized. The new films include poly(vinyl alcohol), plain and blended with poly(vinyl pyrrolidone), comprising glycerin, and acetic acid,as additives. XRD and FTIR analysis were conducted to give insight into the structure of the films. The reflectance and transmittance for these films are measured in the UV–vis–NIR regions. Using these measurements, the refractive index, the permittivity and many other optical constants are retrieved. The results reveal that the fabricated films possess an extinction coefficient that is almost 3 times less, and a refractive index that is 0.1 higher than plain PVA in the telecommunications wavelength range. Besides, a noticeable increase in the refractive index of the films is achieved, up to 0.35 higher compared with silicon dioxide at the near infrared spectral region. Moreover, when compared to silicon and Germanium, in the ultraviolet and visible spectral region, a substantial reduction of 3 to 4 orders of magnitudes in extinction coefficient is achieved, in the favor of the investigated films. Interestingly, the films also show small dispersion over a wide range of wavelength. Therefore, the newly proposed films can be candidates for optoelectronics, solar cells, and integrated optics applications where high refractive index and low loss are desired for high density of fabrication.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص في هذا العمل، يتم تصنيع أفلام بوليمرية جديدة ويتم تمييزها بصريًا. وتشمل الأفلام الجديدة بولي(كحول الفينيل)، عادي ومخلوط مع بولي(فينيل بيروليدون)، بما في ذلك الجلسرين، وحمض الخليك،كإضافات. تم إجراء تحليل XRD و FTIR لإعطاء نظرة ثاقبة على بنية الأفلام. يتم قياس الانعكاس والنفاذية لهذه الأفلام في مناطق الأشعة فوق البنفسجية مقابل الأشعة تحت الحمراء. باستخدام هذه القياسات، يتم استرداد معامل الانكسار والسماحية والعديد من الثوابت البصرية الأخرى. تكشف النتائج أن الأفلام المصنعة تمتلك معامل انقراض أقل بثلاث مرات تقريبًا، ومؤشر انكسار أعلى بمقدار 0.1 من PVA العادي في نطاق الطول الموجي للاتصالات السلكية واللاسلكية. إلى جانب ذلك، يتم تحقيق زيادة ملحوظة في معامل الانكسار للأغشية، تصل إلى 0.35 أعلى مقارنة بثاني أكسيد السيليكون في المنطقة الطيفية القريبة من الأشعة تحت الحمراء. علاوة على ذلك، عند مقارنتها بالسيليكون والجرمانيوم، في المنطقة الطيفية فوق البنفسجية والمرئية، يتم تحقيق انخفاض كبير من 3 إلى 4 درجات من حيث الحجم في معامل الانقراض، لصالح الأفلام التي تم التحقيق فيها. ومن المثير للاهتمام أن الأفلام تظهر أيضًا تشتتًا صغيرًا على نطاق واسع من الطول الموجي. لذلك، يمكن أن تكون الأفلام المقترحة حديثًا مرشحة للإلكترونيات الضوئية والخلايا الشمسية وتطبيقات البصريات المتكاملة حيث يكون مؤشر الانكسار العالي والخسارة المنخفضة مطلوبين لكثافة عالية من التصنيع.Translated Description (French)
Résumé Dans ce travail, de nouveaux films à base de polymères sont fabriqués et caractérisés optiquement. Les nouveaux films comprennent du poly(alcool vinylique), uni et mélangé avec de la poly(vinyl pyrrolidone), comprenant de la glycérine, et de l'acide acétique,comme additifs. Des analyses DRX et IRTF ont été menées pour donner un aperçu de la structure des films. La réflectance et la transmittance de ces films sont mesurées dans les régions UV–vis–NIR. À l'aide de ces mesures, l'indice de réfraction, la permittivité et de nombreuses autres constantes optiques sont récupérés. Les résultats révèlent que les films fabriqués possèdent un coefficient d'extinction presque 3 fois inférieur et un indice de réfraction 0,1 fois supérieur au PVA ordinaire dans la gamme de longueurs d'onde des télécommunications. En outre, une augmentation notable de l'indice de réfraction des films est obtenue, jusqu'à 0,35 fois plus élevée par rapport au dioxyde de silicium dans la région spectrale du proche infrarouge. De plus, par rapport au silicium et au germanium, dans la région spectrale ultraviolette et visible, une réduction substantielle de 3 à 4 ordres de grandeur du coefficient d'extinction est obtenue, en faveur des films étudiés. Fait intéressant, les films présentent également une faible dispersion sur une large gamme de longueurs d'onde. Par conséquent, les films nouvellement proposés peuvent être des candidats pour des applications d'optoélectronique, de cellules solaires et d'optique intégrée où un indice de réfraction élevé et une faible perte sont souhaités pour une haute densité de fabrication.Translated Description (Spanish)
Resumen En este trabajo, se fabrican y caracterizan ópticamente nuevas películas basadas en polímeros. Las nuevas películas incluyen poli(alcohol vinílico), liso y mezclado con poli(vinilpirrolidona), que comprende glicerina, y ácido acético,como aditivos. Se realizaron análisis XRD y FTIR para dar una idea de la estructura de las películas. La reflectancia y la transmitancia de estas películas se miden en las regiones UV–vis–NIR. Utilizando estas mediciones, se recuperan el índice de refracción, la permitividad y muchas otras constantes ópticas. Los resultados revelan que las películas fabricadas poseen un coeficiente de extinción que es casi 3 veces menor y un índice de refracción que es 0.1 más alto que el PVA simple en el rango de longitud de onda de telecomunicaciones. Además, se consigue un aumento notable en el índice de refracción de las películas, hasta 0,35 más alto en comparación con el dióxido de silicio en la región espectral del infrarrojo cercano. Además, en comparación con el silicio y el germanio, en la región espectral ultravioleta y visible, se logra una reducción sustancial de 3 a 4 órdenes de magnitudes en el coeficiente de extinción, a favor de las películas investigadas. Curiosamente, las películas también muestran una pequeña dispersión en un amplio rango de longitudes de onda. Por lo tanto, las películas recientemente propuestas pueden ser candidatas para aplicaciones de optoelectrónica, células solares y óptica integrada donde se desea un alto índice de refracción y una baja pérdida para una alta densidad de fabricación.Files
s11082-023-05233-6.pdf.pdf
Files
(2.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4d6554b3ddf215b387010215ed5e02c3
|
2.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تكييف الخصائص البصرية للبوليمرات القائمة على كحول البولي فينيل والبولي فينيل بيروليدون
- Translated title (French)
- Adaptation des propriétés optiques des polymères à base d'alcool polyvinylique-polyvinylpyrrolidone
- Translated title (Spanish)
- Adaptación de las propiedades ópticas de los polímeros a base de alcohol polivinílico-polivinilpirrolidona
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386579628
- DOI
- 10.1007/s11082-023-05233-6
References
- https://openalex.org/W1471658416
- https://openalex.org/W1881548215
- https://openalex.org/W1971317665
- https://openalex.org/W2012023015
- https://openalex.org/W2012089174
- https://openalex.org/W2039070580
- https://openalex.org/W2042223913
- https://openalex.org/W2050972474
- https://openalex.org/W2053011112
- https://openalex.org/W2071873784
- https://openalex.org/W2083458987
- https://openalex.org/W2092893866
- https://openalex.org/W2097230031
- https://openalex.org/W2098607638
- https://openalex.org/W2114027898
- https://openalex.org/W2161483977
- https://openalex.org/W2322232724
- https://openalex.org/W2335071802
- https://openalex.org/W2545625124
- https://openalex.org/W2584492802
- https://openalex.org/W2604727853
- https://openalex.org/W2735205689
- https://openalex.org/W2744381314
- https://openalex.org/W2777194634
- https://openalex.org/W2790786563
- https://openalex.org/W2802626681
- https://openalex.org/W2869240309
- https://openalex.org/W2892145857
- https://openalex.org/W2900350445
- https://openalex.org/W2911862819
- https://openalex.org/W2915062261
- https://openalex.org/W2919650623
- https://openalex.org/W2919861442
- https://openalex.org/W2928943569
- https://openalex.org/W2930221124
- https://openalex.org/W2940072489
- https://openalex.org/W2940386200
- https://openalex.org/W2952109001
- https://openalex.org/W2954674437
- https://openalex.org/W2969432809
- https://openalex.org/W2979272182
- https://openalex.org/W2984001385
- https://openalex.org/W2990859513
- https://openalex.org/W2998157897
- https://openalex.org/W2999968127
- https://openalex.org/W3004515929
- https://openalex.org/W3008619488
- https://openalex.org/W3010612788
- https://openalex.org/W3010697740
- https://openalex.org/W3013366168
- https://openalex.org/W3014256478
- https://openalex.org/W3015583917
- https://openalex.org/W3016093208
- https://openalex.org/W3017384217
- https://openalex.org/W3026171278
- https://openalex.org/W3028006470
- https://openalex.org/W3034507188
- https://openalex.org/W3036862367
- https://openalex.org/W3042328548
- https://openalex.org/W3043654959
- https://openalex.org/W3048119962
- https://openalex.org/W3088389338
- https://openalex.org/W3092599565
- https://openalex.org/W3112474626
- https://openalex.org/W3119462097
- https://openalex.org/W3127386248
- https://openalex.org/W3128075554
- https://openalex.org/W3130675276
- https://openalex.org/W3137539901
- https://openalex.org/W3158095638
- https://openalex.org/W3162845967
- https://openalex.org/W3178037020
- https://openalex.org/W3182739373
- https://openalex.org/W3188878200
- https://openalex.org/W3198479511
- https://openalex.org/W3203982410
- https://openalex.org/W3208716365
- https://openalex.org/W3215748288
- https://openalex.org/W4213120302
- https://openalex.org/W4224948163
- https://openalex.org/W4229009723
- https://openalex.org/W4243611286
- https://openalex.org/W4250731619
- https://openalex.org/W4283270477
- https://openalex.org/W4285405259
- https://openalex.org/W4288051612
- https://openalex.org/W4289778531
- https://openalex.org/W4293218955
- https://openalex.org/W4294146816
- https://openalex.org/W4294335568
- https://openalex.org/W4301431076
- https://openalex.org/W4304092847
- https://openalex.org/W594261002