Технологии

Полимерные современные технологии. Краткая выжимка.

1. Полимерные диэлектрики в электронике предлагают основу для самых малых цепей и самую высокую скорость.
2. Полимерные перезаряжаемые батареи. Для хранения высокой энергии с низким весом.
3. Полимерные датчики: для химической, термальной и акустической радиации, температуры, давления, влажности, ионизируя радиации, электрического заряда.Здания можно оборудовать с сетью стекловолокон соединяя дистанционным пультом управления, для того чтобы сообщить о присутствие токсичных газов.Имплантированные датчики могут определять уровень глюкозы в крови и при необходимости вызывать инъекции инсулина с помощью имплантированного насоса.
4. Электромагнитная защита с высоким разрешением.
5. Полимер с высоким сопротивлением для микролитографии которая делает электронику интегральной схемы возможной. Они также являются основой для зарождающейся области микромеханики, которая могла бы производить машины меньшего размера, чем человеческая клетка.
6. Полимерные муфты, сплиттеры и другие элементы фотонных«печатных плат», которые могут обеспечить экономический прорыв, необходимый для фотонной революции. Широкополосные связи могут быть подведены непосредственно к дому и офису с помощью полимерных или стеклянных волокон, используя полимерные фотонные схемы.
7. «Умные» окна на основе полимерных материалов могут отражать свет, когда солнце слишком яркое, и пропускать свет, когда его нет.
8. Изготовление дисплейных устройств жидкостного кристалла для компьютеров и телевидения.
9. Изготовление светоизлучающих диодов на основе гибких полимерных пленок, которые в будущем, вероятно, найдут разнообразное применение.
10. Электрофотография в настоящее время основана на полимерных фотоактивных материалах, что сделало возможными многие улучшения, такие как компактная и удобная архитектура машин, долговечность машин и долгосрочное качество печати.
11. Полимеры как средство записи выбора для голографии. Эта технология обещает хранение информации сверхвысокой плотности. В будущем голографические устройства на основе полимеров могут произвести революцию хранении и обработке информации.

Полимеры сегодня.

С точки зрения торговли, полимеры составляют около одной трети химической промышленности Слово «полимер» происходит от греческих корней «poly» и «mer», которые означают «много частей. Полимерные вещества состоят из многих химических единиц, называемых мономерами, которые соединяются в большие молекулярные цепи, состоящие из тысяч атомов. Мономеры могут быть связаны в линейные цепи, разветвленные цепи или более сложные структуры, каждая разновидность дает интересные и полезные свойства. Большинство полимеров выведены из нефти и основаны на химии углерода, хотя некоторые полимеры основаны на неуглеводородной смеси (например, силиконы имеют костяк, составляющий череду атомов кремния и кислорода).

Большой размер молекул полимера, ключевой фактор который различает полимеры как класс материалов. Углеводороды, начиная от природного газа, бензина, парафина, полиэтилена, иллюстрируют эффект молекулярного размера.

Хлопок, полотно, пенька, шерсти, и природный каучук примеры полимеров, которые происходят в природе. Пока синтетические (или искусственные)полимеры включают нейлон, эпоксидные смолы, полиэтилен, плексиглас и т.д.Термин «пластмассы» часто используется в качестве синонима для синтетических полимеров, хотя некоторые синтетические полимеры не являются пластичными в смысле быть постоянно деформируемыми.

Экологичность полимеров.

Выплавка металла влияет на атмосферу в сотни километров вниз по течению, в том числе порча земель и утилизации отходов добычи и переработки.Переработка металла и стекла требует большого количества энергии. Таким образом, с экологической точки зрения сравнение производственных процессов может привести к предпочтению использования полимеров, а не металлов или стекла. Кроме того, изделия из полимеров часто весят меньше, чем изделия из конкурирующих материалов. Замена полимеров на металлы в самолетах и автомобилях приводит к снижению веса, что приводит к повышению топливной эффективности в течение всего срока службы транспортного средства.

Природные материалы не всегда лучше синтетических с экологической точки зрения. Поучительно сравнение производства волокна.Натуральные волокна хлопка и шерсти предъявляют высокие требования к сельскохозяйственным ресурсам, включая землепользование, удобрения (из нефти) и топливо для транспортировки. Кроме этого, для ухода за одеждой из синтетических волокон требуется меньше горячей воды. Компромиссы сложны, но синтетические волокна предлагают много преимуществ.

Бумага или пластик?

В ноябре 1990 года корпорация «Макдональдс», главным образом под давлением общественности и экологических групп, приняла решение заменить контейнеры для гамбургеров из пенополистирола«раскладушка» картонными коробками. Хотя это решение и является весьма символичным, оно не всегда является правильным для сведения к минимуму воздействия упаковочного материала на окружающую среду. При принятии решения о том, какой продукт является более экологически чистым, необходимо учитывать экологические последствия всех этапов его производства, использования, утилизации и возможной деградации, и результаты могут быть удивительными. Во многих отношениях использование бумаги может быть более загрязняющим, чем использование пластика.

Бумага производится из древесной целлюлозы, возобновляемого ресурса, а пенопласт — из не возобновляемых ископаемых видов топлива. На производство бумажного контейнера потребляет столько же ископаемого топлива, сколько и производство пенополистирола, поэтому плата за сырье для изготовления бумажной коробки включает в себя все углеводородные затраты на изготовление пластиковой раскладушки, а также любую деградацию леса, вызванную заготовкой древесины. И, конечно же, сплошные рубки и другие нездоровые методы лесозаготовок значительно увеличивают эти потери за счет увеличения эрозии и загрязнения водостоков. Производственный процесс также использует другие ресурсы-по оценкам одного исследования, производство пенополистирольной раскладушки использует на 30 процентов меньше энергии и генерирует на 46 процентов меньше загрязнения воздуха и на 42 процента меньше загрязнения воды, чем производство картонной коробки. А поскольку бумажные изделия, как правило, весят больше, чем их пластиковые аналоги, требуется больше топлива, чтобы отправить эквивалентное количество картонных коробок в ресторан и забрать использованные позже. Существует также проблема производительности—пенополистирол является лучшим изолятором, чем картон, поэтому пища остается горячей дольше. Еду в картонных контейнерах подогревать, потребляя больше энергии.

Далее проблема утилизации использованной упаковки… Бумажные изделия, обработанные для отталкивания жира, имеют очень низкую рециркуляционную ценность, так как покрывающие вещества препятствуют процессу рециркуляции. И недавно было обнаружено, что бумага на свалках деградирует гораздо медленнее, чем считалось—газеты, выброшенные в 1950-х годах, все еще читались, когда были раскопаны около 30 лет спустя. Пластмасса, однако, можно легко рециркулировать в новые продукты или использовать как топливо которое горит уборщика чем уголь или масло.

Значительная часть возражений против пенополистирола обусловлена мнением о том, что его производство требует использования хлорфторуглеродов (ХФУ), наносящих ущерб озоновому слою. Это уже не так, поскольку промышленность прекратила использование ХФУ в производстве пенополистирола много лет назад.

Таким образом, замена пенополистирола на картон, который на поверхности кажется простым, экологически чистым решением, включает в себя сложный набор экологических компромиссов. Итак, бумага или пластик? Для принятия правильных решений необходим сравнительный анализ экологических последствий жизненного цикла альтернативных продуктов.

Полимеры в медицине.

В современной практике преобладают бинты и перевязочные материалы из полимеров. Пресс-формы и оттиски зубов, зубных протезов и оснований протезов, клеев и пломб на полимерной основе. Швы, которые делали из кишечника кошки более 2000 лет, теперь сделаны из синтетических полимеров.Жесткие и мягкие линзы, необходимые после операции по удалению катаракты, искусственная роговица и другие окулярные материалы являются полимерами.Ортопедические имплантаты, искусственные органы, сердечные клапаны, сосудистые трансплантаты, грыжевые сетки и искусственные руки, ноги, руки и ноги-все это в значительной степени зависит от полимерных материалов. Точно так же катетеры, шприцы, подгузники, мешки с кровью и многие другие атрибуты современной медицины сильно зависят от полимерных материалов. Большая часть этих изделий поступает в стерильной форме, упакованной в полимеры.

Значительное количество полимеров используется в медицинских изделиях, расходных медицинских изделиях и упаковке для медицинских изделий.Наиболее распространенными продуктами являются такие устройства, как катетеры и внутривенные линии, почти 100 миллионов из которых ежегодно используются в Соединенных Штатах. Поскольку медицинские изделия используют функциональные, а не структурные полимеры, и их ценность не связана с объемом, который они занимают, медицинские изделия должны быть количественно определены на основе числа функциональных единиц, а не в фунтах полимеров.

Полимеры являются естественными союзниками медицины, потому что живые ткани состоят в основном из полимеров. По мере того, как наше понимание процессов жизни прогрессирует, и наша способность адаптировать синтетические полимерные структуры к конкретным хозяйствам созревает, сила медицины будет расти резко. Возможности для совместных программ с участием ученых-материаловедов и медицинских исследователей, и практиков безграничны.Лишь немногие, если таковые имеются, области исследований приносят обществу более очевидные выгоды.

Медицинские устройства обычно влекут за собой плотный контакт с живой тканью. Организмы весьма чувствительны к присутствию чужих веществ и агрессивно в отталкивают вторгшиеся предметы или вещества. На сегодняшний день эмпирические средства позволили добиться значительного прогресса в поиске материалов, менее опасных для живых организмов. Полиэфиры, полиамиды, полиэтилен, поликарбонат, полиуретаны, силиконы, фторуглероды, идругие знакомые полимеры были использованы успешно в медицинских применениях.Установление факторов, контролирующих биосовместимость этих материалов, является сложным процессом, который был определен лишь частично. Эксперименты с материалами в медицинских приложениях всегда требовали мужества, а также технических ноу-хау, но в эту судебную эпоху проблемы усиливаются. Несмотря на это, прогресс продолжается на широком фронте.

Полимеры также играют важную роль в устройствах, используемых для насыщения крови кислородом. Они должны работать без повреждения крови. Силиконовая резина и полипропилен были использованы успешно и в твердых и микропористых формах. Эти материалы в микропористой форме широко используются при операциях искусственного кровообращения, где воздействие крови относительно кратковременное. Для длительного воздействия используются твердые мембраны. Опять же, поверхностные покрытия, такие как иммобилизованный альбумин, дают многообещающие результаты.

Синтетические биомиметические фосфолипидные мембраны разрабатываются в качестве покрытий, которые делают поверхности совместимыми с кровью. Включение phosphorylcholine headgroup считается наиболее перспективным подход, и он работает на поли(винилхлорида), полиэтилена, полипропилена и других полимеров. Группа phosphorylcholine также могут быть добавлены в качестве пластифицирующей добавки в полиуретаны и другие полимеры.

Машины искусственной почки используют полимерные полыеволокна для того чтобы очистить кровь гемодиализом. Целлофан (регенерированная целлюлоза) был введен раньше, и Купрофан, форма регенерированной целлюлозы, которая была усилена обработкой раствора купраммония, остается материалом выбора, хотя многие другие полимеры были опробованы. Много факторов включены, включая обработку dialyzer для повторного пользования и избегания удаления желательных факторов от крови. Представляется вероятным, что синтетические полимеры современым войдут в обиход, хотя на сегодняшний день они не обладают надлежащим сочетанием свойств.

В стоматологических материалах все больше преобладают полимеры. Оттискные материалы изготовлены из силикона и полисульфидных эластомеров, которые быстро отверждаются во рту и поддерживают свою форму.Основания зубных протезов изготавливаются из полимеров на основе поли(метилметакрилата) (ПММА), которые сшиты в процессе свободных радикалов.Пломбы, которые совпадают с зубцами по внешнему виду, состоят из высоконаполненных бифункциональных метакрилатов, которые отверждается под воздействием синего света. Силан-покрытые керамические заполнители обеспечивают визуально спичку и необходимы твердость и стойкость. Использование photocuring снимает врач должны работать в рамках ограниченного времени, отведенного амальгамы. Смесь была проектирована для того чтобы уменьшить сужение во время лечения, весьма важный аспект любого материала завалки.Полимеры также играют центральную роль в зубных клеях.

Стоматологические композиты.

Когда вы приходите к стоматологу за новой коронкой или набором зубных протезов, вы можете пойти домой с полным ртом пластика.Традиционно коронки для зубов в задней части рта, где прочность важнее внешнего вида, отливались из сплавов ртути с серебром или золотом. И протезы были сделаныс фарфоровыми жемчужно-белыми белками, укорененными в розовой основе акриловогополимера-реалистичной комбинации, которая достаточно прочна, чтобы жевать кубики льда, в то время как твердая пластиковая основа мягко распределяет напряжения. Установка этих коронок и зубных протезов занимает много времени, потому что их нельзя заказать во рту. Но некоторые стоматологические работы должны быть сделаны на месте, и там ничего, кроме полимера, не будет.

Когда стоматолог пытается восстановить сколотый зуб, скажем, в передней части рта, важно, чтобы заменяющий материал не только выглядел как зуб, но и был способен быть отлитым во рту до того, что осталось от исходного зуба. Материал должен быть достаточно прочным, чтобы жевать и запечатывать внутреннюю часть зуба от бактерий, вызывающих кариес, и от горячей, холодной или другой потенциально болезненной пищи. В течение, возможно, 100 лет, материалом, используемым для этой цели, был «силикатный цемент», композит из частиц стекла, удерживаемых в кислой гелевой матрице.

В 1950-х годах была разработана технология, позволяющая отливать полимерный протез непосредственно на правильно подготовленный зуб. Эти пластики, правильно окрашенные, выглядели как настоящие зубы и не гнили. К сожалению, у них были и другие проблемы. Метилметакрилат, например, высокопрочный полимер, используемый для производства плексигласа, слегка расширяется во рту горячего супа и сжимается при воздействии мороженого, так что пломба в конечном итоге просачивается, позволяя зубу разрушаться под ним. И сама реакция полимеризации выделила много тепла-достаточно, чтобы сжечь языки нескольких ничего не подозревающих пациентов! Термические изменения были преодолены путем включения в полимер высоких концентраций стеклоподобных частиц наполнителя, но эти материалы не были достаточно прочными, чтобы длиться долго, потому что стекло и полимер не очень хорошо прилипали друг к другу. Важным шагом в разработке успешных стоматологических композитов было нахождение достаточно прочного полимера, который также прилипает к стеклу.

Биологические полимеры

Объем биополимеров в мире значительно превышает объем синтетических макромолекул. Биологические полимеры включают ДНК, РНК, белки, углеводы и липиды. ДНК и РНК являются информационными полимерами (кодирующими биологическую информацию), в то время как глобулярные белки, некоторые РНК и углеводы служат химическим функциям и структурным целям. Напротив, большинство синтетических полимеров и волокнистых белков, таких как коллаген (который составляет сухожилия и кости) и кератин (который составляет волосы, ногти и перья), являются структурными, а не информационными или химически функциональными.Структурные материалы полезны из-за их механической прочности, ригидности, или молекулярного размера, свойств которые зависят от молекулярного веса, распределения, и типа мономера. В отличие от этого, информационные молекулы получают свои основные свойства не только из их размера, но и из их способности кодировать информацию и функции. Они представляют собой цепочки определенных последовательностей различных мономеров. Для ДНК мономеров являются базыдезоксирибонуклеиновая кислота; для РНК, рибонуклеиновая баз кислоты; белки, аминокислоты, и углеводы, или полисахариды, сахара. Парадигма в биополимерах заключается в том, что последовательность мономеров вдоль цепи кодирует информацию, которая управляет структурой или конформацией молекулы, а структура кодирует функцию. Информационный полимер похож на ожерелье, а мономеры — на бусины.

Биокомпозиты.

Биокомпозиты обычно состоят из неорганической фазы, армированной полимерной сетью. Различные типы биокомпозитов, встречающиеся в природе, такие как кости, зубы, слоновая кость и морские раковины, отличаются от синтетических аналогов в одном или нескольких важных отношениях. Во-первых, жесткая фаза армирования в биокомпозитах часто присутствует в очень значительной степени, в некоторых случаях превышая 96% по весу. Во-вторых, тщательно контролируются относительные количества кристалличности, морфология, размер и распределение кристаллитов. Кроме того, ориентация кристаллических областей обычно фиксируется, часто с помощью полимерных шаблонов или эпитаксиального роста. В-третьих, вместо непрерывной однородной фазы, градация свойств в материале получается либо непрерывным изменением химического состава, либо физическим строением. Наконец, крупномасштабное упорядочивание часто присутствует, например, в сложных слоистых конструкциях, при этом различные роли делегируются различным присутствующим слоям.

Указанные выше различия достигаются в биокомпозитах за счет использования в природе методов обработки, которые могут быть совершенно отличными от тех, которые использовались для синтетических композитов. До недавнего времени в методах, используемых для синтетических композитов, две или более фазы обычно готовились отдельно, а затем объединялись в композитную структуру.

В настоящее время используются более интеллектуальные подходы к проектированию материалов, особенно тех, которые необходимы для многофункционального использования. В частности, типы химических методов, которые преобладают в строительстве биокомпозитов, все чаще используются материаловедами. Частицы или волокна внутри матрицы полимера могут смешиваться в агломерированный вид (высокомолекулярный) высоковязкий полимер. Раковина макадемии превосходный пример этого типа подкрепления. В нем пучки целлюлозных волокон присутствуют в структурах, имеющих значительное выравнивание. Таким образом, композит является случайным и изотропным в больших масштабах, и это является источником его знаменитой прочности. Подобные расположения происходят в некоторых жидкостных кристаллических полимерах, но меньшая корреляция между осями. В случае химически обоснованных методов конкуренция между кинетикой химических реакций и скоростями диффузии реагентов и продуктов также может быть использована с пользой, например, в формировании постоянных градиентов. Этот подход-еще одна возможность использовать идеи природы.

Электрические и оптические свойства полимеров.

За последние полвека произошел взрыв в области электроники и связи. Наш мир изменился, поскольку транзисторные технологии дали начало новым способам хранения, обработки и передачи информации, жизненно важным для повышения производительности, улучшения здравоохранения и улучшения транспортных систем. Эти технологии в изобилии проявляются в виде сканеров супермаркетов, факсов, текстовых процессоров, банкоматов и многих других «предметов первой необходимости» современной жизни. Кремний и программное обеспечение законно наиболее четко связаны с этими достижениями, но другие материалы, включая полимеры, играют существенную вспомогательную роль, которая растет в важности. Вследствие их высокой эффективности, изготовляя гибкости, качества, и низкой цены, полимеры ключевые факторы. Прогнозируется, что роль полимеров не только возрастет в количественном выражении, но и, что более важно, распространится на новые области, в которых полимеры не использовались в прошлом.

Исторически полимерные материалы применялись в основном в качестве изоляторов и упаковки. Эти виды использования часто включают в себя значительное количество материала, например, несколько сотен миллионов килограммов для производства кабеля в год, и они будут оставаться важными для долгосрочного будущего. В этих применениях, полимеры предлагают легкость и экономию изготовления, грубых, прочных механически свойств, и превосходных диэлектрических свойств (т. е. низких диэлектрической константы и потери). Полимеры вряд ли будут оспорены в этих областях. Полиэтилен выбор для большинства сообщения и силовых кабелей, но фторированные и другие полимеры будут все больше и больше важными для специальных применений, как внутренняя проводка где рассмотрение воспламеняемости первостепенно.

За последние 20 лет были разработаны полимеры (и другие органические материалы), которые проявляют электрические и оптические свойства, которые ранее были обнаружены только в неорганических материалах. Было обнаружено, что полимеры являются пьезоэлектрическими, проводят электричество электронным способом, проявляют нелинейно-оптическое поведение второго и третьего порядка и выполняют роль светодиодов. Продемонстрированы оптические волноводы, сплиттеры, комбинаторы, поляризаторы, переключатели и другие функциональные устройства. Кроме того, формирование литографического рисунка при взаимодействии полимеров с ультрафиолетовым (УФ) светом и другими формами излучения было доведено до удивительных уровней разрешающей способности и практичности и является основой для изготовления интегральных и печатных схем всех видов.

Полимерные диэлектрики для электроники.

Органические полимеры играют решающую роль в качестве изоляционных материалов в электронике. Самые видимые применения в заключении силиконового чипа и в диэлектрических слоях для плат с печатным монтажом(PCBs). Корпусированием чипов достигается путем литьевого прессования, в которой чип, крепится к металлической рамке руководства, полностью покрытый пластиком, оставив только концы ведут соединители рамы открытыми для подключения к печатной плате (ПРБ) колодки. Используемый полимер обычно представляет собой эпоксидную смолу (novolac), которая сильно загружена порошком кремнезема, чтобы уменьшить коэффициент теплового расширения. Разницы в тепловом расширении между обломком и encapsulant создают большие усилия на охлаждение от температур прессформы и по мере того как температура агрегата задействована в испытании и в пользе. Высокая механически прочность достигнута с самыми малыми внешними размерами.

Печатные платы представляют собой слоистые конструкции из узорных медных соединительных трактов («проводов»), размещенных на полимерной подложке. Ширина «проводов» обычно составляет от 100 до200 микрометров (мкм). Используемые полимеры включают эпоксидные смолы, полиэфиры, фторполимеры и другие материалы, но наиболее широко используются эпоксидные смолы, армированные стеклом (обычно на основе бисфенола А). Узоры металла определяются photolithographically и покрытием нужной толщины, и слои потом свалили и отверждают в пресс. Цепи С больше чем 40 медными слоями(сигналом, силой, и землей) были произведены коммерчески. Соединение к внутренним слоям налажено до» через " отверстия которые покрынная медь. Был продан один суперкомпьютер, в котором вся электроника была размещена на одной многослойной печатной плате. Требования к материалам и управлению производственным процессом трудный, и функциональный конечный продукт с большой стоимостью.

В некоторых случаях более точная форма соединения необходима и это обеспечено гибридными цепями основанными на субстрате глинозема (с ширинами «провода» µm около 75) и модулями multichip (MCMs) обычно построенными на вафле кремния (с ширинами «провода» в ряде 10 до 50µm). MCMs представляют ведущую кромку технологии соединения, и они использованы когда время перехода сигналов от обломока к обломоку важное ограничение на скорости обработки электронной системы. Скорость света является основным барьером, и, следовательно, важно использовать диэлектрики, которые имеют самую низкуюпрактическую диэлектрическую проницаемость. Это область, в которой полимер ыимеют существенные преимущества перед неорганическими диэлектриками.

Печатные платы

Практически любой гаджет двадцатого века, от самых дешевых часов-радио до самых дорогих мейнфреймов, имеет свои электронные внутренности, установленные на печатных платах. Эти «доски» — фактически ткань стеклоткани, пропитанная с бромированной смолой полимера эпоксидной смолы-получили их имя потому что электронные блоки на их связаны проволокой совместно тонкими медными лентами депозированными сразу на доски, как чернила на бумаге. Идея о том, что громоздкие, покрытые пластиком медные провода могут быть заменены лентами из чистого металла на изолирующем фоне, была одним из фундаментальных прорывов электронной революции 1960-х годов. С тех пор, изготовление платы с печатным монтажом росло каждый год.

Подложки печатных плат являются примером «композитного материала» — многокомпонентного материала, который работает лучше, чем сумма свойств отдельных его компонентов. Химические структуры компонентовтакого материала, и их относительные пропорции, можно портняжничать для того чтобы обеспечить как раз правый комплект свойств для, которых дали применения.При этом материал должен быть не только легким и прочным, но и электрическими золятором, что исключает использование металлических листов. Материал также должен быть устойчивым к разрушению, чтобы его можно было разрезать по форме или просверлить без трещин. И материал должен быть термальностабилизирован некоторые из самых новых, высокотехнологичных компьютерных микросхем дают С много жары. Где такой обломок установлен, доску можно подвергнуть действию температур до 121°C. доска должна отрегулировать такую горячую точку без плавления. Доска также должна быть пламенем-retardant, так, что электрическая краткость не станет пожаром который обтирает не много дороже оборудование. В этом композитном материале стекловолокнистая ткань придает доске легкую прочность, в то время как бромированная эпоксидная смола со временем становится жесткой, трехмерной сетью, которая придает доске необходимую жесткость, устойчивость к разрушению и другие свойства.

Процесс производства начинается с рулона стеклоткани.Тщательно отрегулированные ролики напряжения подают ткань на точно определенном тарифе через ванну смолы, которая была растворена в растворителе. Смола пропитывает ткань после этого, через серию печей для того чтобы испарить растворитель. Жара и катализатор также сушат смолу повышая химические свойства, которые твердеют его в грубое, прочное твердое тело. Несколько слоев частично высушенной ткани можно прокатать совместно перед дальнейшей сушкой для того чтобы сделать даже более сильную монтажную плату.

Материалы субстрата монтажной платы эволюционировали с годами. Новые эпоксидные смолы используются для улучшения контроля.Альтернативные матрицы полимера использованы для применений требуя высокотемпературному представлению. Полимеры также используются для армирования самих волокон. Печатные платы, ключевая связующая среда для электроники, критически зависят от полимеров и их композитов.

На сегодняшний день большинство исследований и разработок по материалам для слоев диэлектрика MCM перешли в полиимиды, и большинство существующих приложений основаны на полимерах этого семейства. Большие шаги были сделаны в достигать требовательного смешивания свойства необходимы через тщательный портняжничать химии мономера. Улучшенное прилипание, более низкая диэлектрическая константа, уменьшенная чувствительность к влаге, более высокая термальная стабильность, и другие свойства были улучшены значительно.Коэффициент теплового расширения в плоскости был уменьшен и отрегулирован кряду кремния, металлов, и керамики.

Несмотря на степень приверженности к полиимидам, оказалось трудно достичь всех желаемых свойств в данном составе. Используются и другие полимерные диэлектрики, рассматриваются новые материалы. Например, коммерчески MCMs изготовлено одним поставщиком систем электроники основанным на собственническом полимере эпоксидн-акрилат-триазина который photodefinable.Образец MCMs был произведен основанный на диэлектрике полимера benzocyclobutene(BCB). Несмотря на большое основание опыта с материалами polyimide, более новые полимеры имеют преимущества и предлагают альтернативы. Все кандидаты стекловидные полимеры. Диэлектрические константы в сравнении:

В конечном счете, выбор материалов будет основываться на сумме преимуществ и практичности обработки. Полимеры предлагают самые низкие диэлектрические константы и самые тонкие «провода.»

Литографские процессы и связанные с ними технологии продвинулись до такой степени, что полупроводниковые элементы устройства и проводниковые линии (т. е. «провода» на чипе) настолько малы (менее 1мкм), а время переключения настолько быстро, что постоянное увеличение производительности, традиционно получаемое из комбинации улучшений структуры устройства и уменьшения размеров устройства, не может быть полностью реализовано. Это связано с тем, что распространение сигналов по проводке на микросхеме (и в модуле) становится доминирующим ограничением по времени такта процессора.

Скорость распространения импульсов в этих структурах обратно пропорциональна квадратному корню диэлектрической постоянной среды.Следовательно, уменьшение диэлектрической проницаемости приводит непосредственно к увеличению времени цикла процессора, отчасти из-за скорости распространения.В добавлении, расстояние между сигнальными линиями продиктовано вопросами шума или" перекрестными помехами " то результаты от наведенного течения в проводниках за активными сигнальными линиями.

Эксплуатационные требования к полимерам, используемым в качестве постоянных частей структуры чипа, еще более жесткие, чем требования к MCMs иПХД. Изолируя материалы в применениях должны мочь выдержать очень высокие температуры связанные с процессами используемыми для того чтобы депозировать линии металла и соединить обломоки к модулям. Как минимум, они должны выдержать температуры без любых ухудшения или дегазации. Они должны иметь коэффициенты теплового расширения, которые тесно связаны с кремнием.

Возрастает потребность в высокой проницаемости полимеров в приложениях конденсатора. Рациональная конструкция полимеров, имеющих высокий(ε > ca. 10 до 15) диэлектрические проницаемости и низкие потери не были реализованы, и это представляет собой привлекательную возможность для совместных усилий в молекулярном моделировании и синтезе полимеров. Очевидно, что органические полимеры в настоящее время играют важную роль в качестве изоляторов в электронных устройствах и системах.

Проводящие полимеры и синтетические металлы

Органические материалы, как правило, являются изоляторами или другими словами, плохими проводниками электричества по сравнению с металлами и полупроводниками. Электропроводность в металлах и полупроводниках возникает из делокализованных электронов системы, и они лучше всего описываются«зонной теорией.»В этих терминах органические материалы имеют локализованные электроны, потому что существует большая энергетическая щельмежду самыми энергичными электронами и зоной проводимости. Давно известно, что сопряженные системы, то есть линейные системы с альтернативными двойными и одинарными связями, должны были делокализовать электронные состояния, но только в 1977 году было показано, что полиацетилен проявляет истинную металлическую проводимость. Ранее, в 1960-х годах, было показано, что низкомолекулярные органические вещества ведут себя как полупроводники (например, TCNQ) и металлы(например, TCNQ:TTF). Эти открытия стимулировали большое количество исследований, приведших к получению многих новых молекулярных металлов и пониманию природы этого нового класса материалов.

Органический полимер, который обладает электрическими и оптическими свойствами металла, сохраняя при этом механические и технологические свойства обычного полимера, называют «искробезопасным полимером» (ICP), чаще всего известен как «синтетический металл». Свойства этих материалов присущи «легированной» форме полимера.

Полимерные Датчики

Поле датчиков разнообразно, отражая нашу потребность контролировать все больше и больше сложные системы—включая окружающие среды, процессы, оборудование, корабли, и биомедицинские процедуры—которые охарактеризованы высокими уровнями автоматизации. Залогом успеха таких автоматизированных систем является технология измерений, которая требует быстрого, надежного, количественного измерения требуемых параметров контроля.Эти параметры включают температуру, давление, влажность, радиацию, электрический заряд или потенциал, свет, удар и акустические волны, и концентрацию специфических химикатов в любой окружающей среде, для того чтобы назвать как раз несколько. Очевидно, что типы датчиков, которые применяются для таких широкомасштабных измерений, достаточно разнообразны по типу и принципу действия. Тем не менее, полимеры играют важную роль в создании активных материалов для проектирования датчиков, расширяющих существующие ограничения чувствительности, селективности и времени отклика.

Например, полимеры, модифицированные для связывания красителей, реагирующих на химический состав крови (кислород, углекислый газ, кислотность) или для иммобилизации ферментов, которые производят реакции с веществами, представляющими биологический интерес, такими как глюкоза, используются для создания биосенсоров для применения in vivo.

Другое свойство полимера используемое в таких датчиках проницаемость. Полимер позволяет диффузионному переходу химиката к immobilized функциональности включить взаимодействие и последующее обнаружение продуктов реакции. Когда необходима увеличенная Кинетика перехода, полимер может быть изготовлен в пористом положении или может быть спроектирован для того чтобы опухнуть или расширить в средстве в котором датчик погружен, как вода. В других случаях полимеры могут быть сконструированы в качестве материала с контролируемым высвобождением, поставляющего реагенты в окружающую среду для локального обнаружения.

Описанные здесь свойства полимеров используются при разработке волоконно-оптических химических сенсоров. Эти датчики используют молекулы красителя, включенные в прозрачные полимеры, которые образуют либо часть структуры волокна, либо часть активного элемента, называемого«optrode», расположенного на конечной точке волокна. Датчики могут включать или поглощая или дневные краски для обнаружения специфического химического вида. Свет впрыснутый в волокно, на положении дистанционном от химической будучи зондированным окружающей среды, взаимодействует с краской и поглощен или производит флуоресцирование. Когда химический вид проникает в полимер и изменяет поглощение или флуоресценцию красителя, световой поток волокна, возвращающегося и изменяется количественно обнаруживаемым образом.

Химически доработанные датчики электрода полагаются на измерении электрических потенциалов, произведенных выборочными электрохимическими реакциями включая химический вид, который нужно определить.Разработка тонких полимерных покрытий для химической модификации электродов является важной темой исследований в этой области. Полимеры химически и физически модифицированы для концентрирования электроактивных узлов наповерхности электродов, обеспечения большой подвижности ионов и электронов, а также для обеспечения стабильной среды для проведения электрохимических реакций. Особенно перспективными направлениями исследований являются разработка таких сенсоров для определения специфических ионов и продуктов биохимических реакций с ферментами или антителами, иммобилизованными в полимерной пленке.

Родственным типом датчиков в химической и биомедицинской областях является микросенсор на основе интегрированных твердотельных электронных устройств, например, CHEMFETS. Эти датчики включают химически чувствительные пленки полимера, помещенные в контакте с стробом транзисторавлияния поля на transducing силиконовом чипе. Выход электрического тока приборам модулируется химической окружающей средой на своей поверхности.

Интеграция функций обработки сигналов на микросхеме датчика и на микросхемах датчиков для одновременного определения спектра химических объектов является ключевым аспектом развития данного типа датчиков. Эти датчики применяются для анализа различных видов-от ионных до газообразных и жидких химических и биохимических веществ. Датчики, которые могут быть имплантированы в организм, являются основной целью. Много усилия посвящается к датчикам глюкозы которые позволили бы насосам инсулина ответить потребности диабетической зависимости.

Важным расширением твердотельного микросенсора является использование электронно-проводящих сопряженных полимеров. Электронная проводимость этих материалов изменяется на несколько порядков при взаимодействии с различными химическими веществами. Полимеры депозированы на электродах или полупроводниковых приборах электрохимической полимерностью, и до панты одновременно включены в процесс полимерности для того чтобы увеличить проводимость и химическую активность. Датчики этого типа были приложены главным образом к обнаружению газов (как амиак, двуокись азота, и сероводород) и ионов.

Специфические вызванные полимеры, electrets, имеют способность хранить электрические заряды или электрически быть poled так, чтоони сохранят постоянную поляризацию. Эти полимеры можно изготовить в специфические структуры в которых их деформация или движение производя тэлектрические сигналы которые можно разрешить. Материалы Electret, наиболее наилучшим образцом которых являются фторированные полимеры, такие как Поли(тетрафторэтилен), могут быть изготовлены в пленку, заряжены и использованы для создания акустических преобразователей конденсаторного типа (электретных микрофонов). Сегнетоэлектрические полимеры, как Поли (фторид винилидена), могут быть poled путем прикладывать сильное электрическое поле, и после этого использованы для того чтобы построить акустическое, давление, или термальные датчики. Они прикладной в пироэлектрических детекторах, гидрофонах, ультразвуковых датчиках, датчиках ударной волны, и тактильных датчиках для робототехники. Часто композиты из этих полимеров с пьезокерамикой используются для обеспечения повышенной производительности.

Полимеры, излучающие свет при воздействии ионизирующего излучения или высокоэнергетических частиц, используются в качестве активных элементов в детекторах излучения (сцинтилляционных детекторах). Эти системы полимера имеют преимущества над жидкостными детекторами сцинтилляции из-за их легкости изготовления и пересеченности с соответствующей чувствительностью.

Полимерные нанороботы.

Представьте себе крошечного робота-микромашину размером с эритроцит, который плавает по артериям жертвы инсульта, пока не достигнет сгустка крови в головном мозге жертвы. Микромашина просверливает тромб, восстанавливая кровоток. Части для таких роботов может быть построена с использованием тех же полимеров, которые используются для трафарета невероятно сложным рисунком интегральной схемы на кремниевом чипе. Эти вызванные полимеры, сопротивляются, реагируют химически подвержены действию ультрафиолетового света, рентгеновских лучей, или другого энергичного электромагнитного излучения.К примеру поли (метиловый меткрилат), более известен как плексиглас.

Малюсенькие шестерни, например, уже были сделаны. Процесс начинает с пустой вафлей кремния, к которой тонкий слой титана был приложен как вид замораживать. На титановую поверхность наносится слой резиста, толщиной сз убчатое колесо (обычно толщиной в несколько микрон или намного меньше толщины человеческого волоса). Пластины затем засыпали рентгеновские лучи, которые прошли сквозь Золотую маску со многими шестеренки отверстия в нем. Везде, где рентгеновские снимки ударяют вафлю, молекулы сопротивлять будут soluble. Везде, где вафля защищена маской, сопротивлять не реагирует и не остает неразрешимым.Мыть вафлю в растворяющую смесь выходит шестерн-форменное отверстие в сопротивлять для использования как форма. Форму заполняют гальванической медью- слой Титана на пластине соединяют с отрицательно заряженным электродом, а пластину погружают в раствор ионов меди. Медь осаждается на открытый титан, ноне на сопротивление, которое не проводит электричество. Как только сопротивление удаляется агрессивным растворителем или кислородной плазмой, свободно стоящая медная шестерня остается на Титане. Макать вафлю, шестерни и все, в ванну плавиковой кислоты растворяет поверхностный Титан, освобождая шестерни от вафли.

Используя шаблон решений способность полимерного резиста, это возможно сделать металлический редуктор порядка 1 микрометра в диаметре. Живые клетки имеют десятки микрометров в поперечнике, а маленький кровеносный сосуд-около 50 микрометров в диаметре.

Процессы используемые для того чтобы изготовить оборудование кремния внутренне присуще зависел на полимерных материалах которые использованы для того чтобы определить картины необходимы для много слоев сетей. В типичном процессе, необходимы, что производят нескольких 100 шагов вафлю содержа сотни обломоков.Около двух третей этих этапов посвящены формированию рисунка, одной из форм литографии. В процессе как на практиковано индустрией полупроводника, вафля кремния на которой приборы (например, индивидуальные транзисторы и другие элементы) быть изготовленным покрыта с тонким фильмом вызванного материала сопротивляет. Паттерн-мудрое воздействие резиста на излучение соответствующей длины волны приводит к радиационно-индуцированной химической реакции в резистивной пленке, которая делает открытые участки более растворимыми в некотором растворителе разработчика (положительный тон изображения) или менее растворимыми (отрицательный тон изображения). Картина сформирована путем проходить радиацию через маску, которая похожа на трафарет, который блокирует излучение в областях, в которых не требуется никакой реакции. Результат изображение сброса состоя из зон сопротивляет и зоны чуть-чуть цепи. Эти изображения сброса в сопротивляют позволяют основному субстрату быть обработанным выборочно в тех областях где сопротивление извлекалось. Эти процессы включают травление, осаждение металлов, ионную имплантацию и окисление кремния.

Фактически вся продукция полупроводниковых устройств выполненадействием сопротивления к ультрафиолетовой радиации через систему объектива проекции аналогичную к знакомому репроектору скольжения, хотя инструменты выдержки сжимают запроектированное изображение а не расширяют изображение скольжения. В современных системах используется УФ-излучение с длиной волны 365 нанометров(Нм), но внедряются системы с длиной волны 248 Нм. Электронно-лучевое и рентгеновское излучение предлагают альтернативы на будущее. Каждое изменение длины волны и типа излучения требует разработки новых полимерных резистивных материалов.

Вследствие высокой цены инструментов выдержки, важно что объем машин (например, тариф на котором они могут произвести, Котор подвергли действию вафли) был как можно высок. Количество света имеющегося на 248 nm только 1/10 которое обеспечило более старыми машинами работая в близком UV.Поэтому, осуществимость двигать к глубокому UV зависела полностью на способности химиков начать новые поколения полимерных сопротивлений которые какочень как 100 времен как чувствительных как сопротивляет в прошлом использованный. Эти новые сопротивляют выводят их высокую чувствительность от эксплуатирования кислот-катализированной реакции которая преобразовывает неразрешимый moiety до одно которое soluble. Экспозиция преобразует нейтральное вещество в кислоту, тем самым создавая скрытое изображение маски. Полученные пленки затем выпекают, чтобы обеспечить энергию активации, необходимую дл яначала каталитической реакции, в которой кислота, генерируемая при воздействии, облегчает реакцию резистивного полимера (т. е. в боковой группе), чтобы преобразовать его в форму, растворимую в разработчике. Созданный радиацией катализатор может преобразовывать многие группы полимеров, что приводит к«химическому усилению», необходимому из-за нехватки фотонов глубокого УФ-излучения. Хотя есть много других факторов, связанных с переходом от почти УФ-литографии к глубокой, как химической, так и другой, разработка химически усиленных полимерных резистов была существенным вкладом.

По мере того как боковые размеры приборов сжимают, ширина изображений сопротивления необходима, что определила их компонентные структуры должна сжать также. Толщина резистивной пленки, однако, не уменьшается из-за необходимости быть свободной от пинхола и надежной в последующей обработке(например, ионная имплантация или травление). Таким образом, соотношение сторон рельефной структуры увеличивается и к концу десятилетия может достигать пяти.Это очень требовательное требование, которое потребует значительного прогресса в технологии resist.

Одним из перспективных подходов к получению изображений с высоким соотношением сторон при малых размерах является " визуализация верхней поверхности.«В этом процессе резистивная пленка сформулирована непрозрачной для облучения, и химическое превращение происходит только на верхней поверхности резиста. Преобразование предназначено для

произведите селективную реактивность с металлоорганическим реагентом таким что только открытая поверхность включает металлоорганическое.Если кремний включен, то последующее не равно свойственное вытравливание кислорода результатов фильма в быстром образовании тонкого слоя двуокиси кремния в зонах которые прореагировали с реагентом. Этот тонкий слой окиси защищает полимер внизу пока unexposed, незащищенные зоны полимера вытравлены прочь плазмой кислорода. Продукты травления газообразны и откачиваются.Соотношение сторон изображения, получаемого в результате этого процесса зависит от анизотропии процесса травления кислорода. Этим методом получены соотношения сторон, превышающие пять на полимерных рельефных изображениях. Хотя многие особенности процедуры визуализации верхней поверхности еще предстоит проработать, это перспективный метод.

Полимерные материалы для фотоники.

Фотоника -это технология, аналогичная электронике, в которой фотон заменяет электрон в качестве рабочей частицы. Много из применений теперь выполненных электронно, включая передачу, переключение, амплификацию, и модуляцию, можно также осуществить используя фотонику, и преимущества, Которые будет приобретать путем преобразовывать к фотон-основанной технологии в некоторых областях. Передача света в волоконно-оптических системах является прямой аналогией передачи электроэнергии в коаксиальных кабельных системах.

Волоконно-оптические системы в настоящее время существуют во всем мире, и они обрабатывают большую часть мирового междугороднего телефонного трафика. Средство передачи используемых волокон основано на неорганических стеклах, но полимеры использованы для защитных покрытий и в привязывая структурах. Полимеры можно также сделать в стекловолокна, но потеря значительно больше чем с неорганическими волокнами и только применения короткое расстояния реалистически. Основным преимуществом полимерных волокон является их гибкость при изготовлении в больших диаметрах, которые легче сращивать. Сегодня волоконно-оптические кабели, как правило, обрываются на уровне зональной подстанции, где оптический сигнал преобразуется обратно в электрический сигнал для передачи заказчику. Этот процесс преобразования необходим, поскольку оптические компоненты, необходимые для доступа к отдельному телефону или терминалу, в настоящее время недоступны при достаточно низких затратах. Что необходимо для того чтобы позволить волокну быть соединенным с домом недорогие оптически переключатели и усилители, которые позволят преимущества широкополосных сообщений быть принесенным к каждому абоненту. Полимерные органические материалы сыграют главную роль в осуществлении оптически технологии по мере того как волокно к дому будет реальностью.

Необходимые переключатели, усилители и модуляторы сегодня можно изготовить из неорганических материалов, но возникает вопрос, можно ли эти реализации комбинировать и изготавливать в больших объемах при достаточно низких затратах. Органические технологии тонкопленочных материалов могут соответствовать как экономическим, так и технологическим требованиям, но для этого потребуется много достижений, и результат будет неопределенным.

Нелинейный полимер вообще имеет 2 компонента: полимер сам и оптически нелинейная молекула (хромофор) которая или химически прикреплена в полимер или растворена в ей. Чтобы система полимер-хромофор была оптически нелинейной, хромофоры должны быть выровнены таким образом, чтобы в среднем все они указывали в одном направлении в полимерной матрице. Это выравнивание выполняется с помощью процесса, называемого poling. Полимер poled путем охлаждать его через температуру стеклянного перехода пока он в очень сильном электрическом поле, и заказ наведенный полем замерзается внутри.

Полимерные системы Poled обладают технологическими и имущественными преимуществами перед неорганическими кристаллическим и конкурентами. Полимеры можно сформировать в тонкие пленки и литографически сделать по образцу, и их можно химически доработать для того чтобы портняжничать и улучшить Навальные свойства. Есть недостатки, в том, что ориентация в системах с доменной структурой полимера имеет тенденцию к разложению с течением времени, проблема, которая, вероятно, может быть преодолена

Полимерные светодиоды.

В последнее время в ряде лабораторий по всему миру созданы светодиоды (светодиоды) на основе проводящих полимеров. Активный элемент структура тонкой пленки, основанная на доработанное Поли (винилен фенилена) (PPV), с металлической пленкой как инжектор электрона и polyaniline как инжектор отверстия. Различные цветы были продемонстрированы. Высоки гибкие приборы были изготовлены поддержано на поли основании (терефталата этилена). Возможност ьделать дисплеи обширного района существует.

Полимеры для электрофотографии.

Одно из главных применений полимеров с электронными и оптически свойствами в электрофотографии для копировальной машины и применений принтера. В этом приложении электроактивный полимер используется в качестве одного из компонентов светочувствительного элемента, используемого для создания скрытого электростатического изображения

Источником изображения может быть свет, отраженный от документа и сфокусированный на поверхности фоторецептора, или цифровой файл исходного изображения, который используется для управления лазерным лучом, сканируемым по поверхности фоторецептора. Электростатическое изображение представлено видимым путем пылиться поверхность фоторецептора при электростатический порошок составленный пигмент-нагруженного термопластикового полимера. Скрытое изображение можно после этого перенести к бумаге давлением сочетание из и электрическим смещением и после этого сплавить к бумаге путем нагревать.

Фоторецептор сам по себе был ключевым изобретением, позволившим развивать электрофотографию как коммерческий успех. Оригинальные фоторецепторные материалы были основаны на Селене и его сплавах, а также на полупроводниковых материалах II-VI групп и других. Из-за плохих механических свойств селена и его сплавов фоторецепторы приходилось изготавливать на жестких металлических барабанах. Это, в свою очередь, продиктовано относительно громоздкими и дорогими архитектурам и копировальных машин. Эти материалы имели ряд недостатков, включая ухудшение фотопроводящих свойств, нестабильность поверхностных свойств, приводящую к неполному переносу тонера, и катастрофическое истирание.

В ряде промышленных и университетских исследовательских лабораторий были успешно проведены исследования по выявлению полимерных материалов, обладающих фотопроводимостью. Ранние фотопроводящие полимеры были восновном чувствительны к ультрафиолетовому излучению. Процесс копирования, однако, требует дифференциальной отражательной способности от напечатанных областей исходного документа, которая очень низка для ультрафиолетового света, но гораздо выше для видимых источников света. Поэтому потребность в чувствительности видимого света очевидна. В итоге были решены проблемы, связанные со спектральной чувствительностью и целым рядом других технологических требований, и стало ясно, что полимерные материалы можно выгодно использовать в копировальной и принтерной технике.

Скрытое электростатическое изображение формируется путем нанесения слоя заряда ионов из коронного разряда на поверхность фоторецептора.Это наводит равный, но противоположный заряд на слое металла ниже, приводящие в образовании электрического поля внутри слои фотопроводника. По мере того как свет проходит через слой перехода и поглощен фоточувствительным слоем пигмента, молекулы пигмента photoionized с помощью внутреннему электрическому полю для того чтобы сформировать передвижные несущие обязанности. Отрицательный фотогенерированный заряд в пленке дрейфует под действием электрического поля к металлу, а положительный заряд дрейфует через транспортный слой и нейтрализует часть ионного заряда, который осаждался на поверхность. Поскольку фотогенерация будет происходить только там, где свет попадает на фоторецептор, на поверхности образуется картина ионного заряда, соответствующая исходному изображению.Поверхностный потенциал, связанный с этим распределением заряда, используется для привлечения тонера, как описано выше.

Полимеры в голографии.

Интерференционная картина Света, содержащая относительно большие вариации интенсивности света в микроскопическом масштабе, создается там, где пересекаются два ранее отдельных световых луча от одного и того же лазера. Голограмма является физической записью такого рисунка и формируется путем воздействия на интерференционную картину фоточувствительной записывающей пленки. Когда голограмма освещается одним из двух лазерных лучей, используемых для ее записи, она создает световой луч, который по существу идентичен другому регистрирующему лучу. Знакомые голограммы изображения обычно получают из простого коллимированного или расходящегося светового луча, называемого опорным лучом, и Луча, образованного рассеянием света от сложного трехмерного твердого объекта. Когда такая голограмма освещается эталонным лучом, она создает световой луч, который, как представляется, исходит от твердого объекта, используемого в ее записи.

Голограммы также могут быть сделаны из световых лучей, произведенных обычными оптическими элементами, такими как линзы и зеркала.Полученные голограммы, называемые голографическими оптическими элементами(мотыгами), выполняют оптические функции элементов, используемых при их записи.Один тип мотыги, например, записан с коллимированным световым лучом и световым лучом который сходится к фокусу. Загороженный с коллимированным лучем, приводя голограмма произведет сфокусированный луч; она действует, поэтому, как голографический объектив. Мотыги имеют важные преимущества над обычными оптически элементами. Они облегченны и компактны и могут принять место тяжелыхи громоздких стеклянных элементов. Их можно сделать очень большими или очень маленькими. Они могут заменить дорогую обычную оптику для производства сколь угодно сложных световых лучей. Их можно недорого массово производить.

Большое разнообразие настоящих и потенциальных применений для голографии. Использование голографических трехмерных изображений является, пожалуй, самым привычным применением. Эти изображения обычно используются на кредитных картах и для рекламы и продвижения продукта. В этих применениях,holograms добавляют и воззвание и обеспеченность глаза. Голографические изображения также используются при неразрушающем контроле. Голографические оптически элементы можно сделать в больших тонких фильмах для пользы в солнечных управлении освещения и собрании солнечной энергии, и их можно сделать очень малым для пользы в системах оптической связи. Узкополосные голографические зеркала также могут быть полезны для лазерной защиты глаз.Оптические вычисления, распознавание образов и хранение информации с очень высокой плотностью являются другими потенциальными приложениями голографии. Голографические системы фотополимера состоят из, как главные компоненты, фильм-формируя полимер(часто вызываемый связывателем), система фотоинициации, и мономер. Помощь связывателя полимера в покрывать соответствующий субстрат и помощь для поддержания целостности фильма во время голографической выдержки и последующей обработки. Свойства связующего могут также сильно влиять как на срок годности покрытой пленки, так и на скорости и степени фотохимических реакций, протекающих при формировании голограмм