2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——光敏高分子材料在光學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列關(guān)于光敏高分子材料定義的描述，最準(zhǔn)確的是（）。(A)在熱作用下能發(fā)生物理化學(xué)變化的聚合物(B)容易發(fā)生光降解的聚合物(C)本身或經(jīng)功能化后，能吸收特定波長(zhǎng)光并發(fā)生可逆或不可逆的物理化學(xué)變化的聚合物(D)添加了光引發(fā)劑后可用于光聚合的預(yù)聚體2.能夠?qū)崿F(xiàn)可逆光致變色現(xiàn)象的光敏高分子材料，其光敏基團(tuán)的共同特征通常包括（）。(A)分子結(jié)構(gòu)中具有強(qiáng)吸電子基團(tuán)(B)在光照下能形成穩(wěn)定的自由基(C)具有較大的氧化還原電位差(D)變色后的狀態(tài)在黑暗中能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在3.在光刻技術(shù)中，用作正型光刻膠的光敏高分子，其分子結(jié)構(gòu)中的光敏基團(tuán)在曝光后通常會(huì)（）。(A)發(fā)生還原，失去光敏性(B)發(fā)生氧化，失去光敏性(C)發(fā)生異構(gòu)化，但光敏性不變(D)發(fā)生分解，失去大分子結(jié)構(gòu)4.下列哪種材料通常被用作光致交聯(lián)型光敏樹(shù)脂？（）(A)含有吲哚滿類光敏基團(tuán)的高分子(B)含有偶氮苯類光敏基團(tuán)的高分子(C)含有乙烯基或丙烯酸酯基團(tuán)，并添加光引發(fā)劑的高分子(D)含有二苯甲酮類光敏基團(tuán)的高分子5.光致抗蝕劑在光刻工藝中主要利用了光敏高分子材料在光照下發(fā)生（）的性質(zhì)。(A)溶解度變化(B)密度變化(C)化學(xué)結(jié)構(gòu)可逆變化(D)體積膨脹6.提高光敏高分子材料光致變色靈敏度的途徑之一是（）。(A)增大光敏基團(tuán)在聚合物鏈中的間距(B)降低光敏基團(tuán)的濃度(C)選擇吸收系數(shù)小的光敏基團(tuán)(D)使用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光源7.在全息存儲(chǔ)應(yīng)用中，光敏高分子材料需要具備的特點(diǎn)之一是（）。(A)光學(xué)靈敏度極高(B)光學(xué)穩(wěn)定性極差，易于擦除(C)能夠記錄并長(zhǎng)期保存干涉條紋(D)對(duì)不同波長(zhǎng)的光響應(yīng)相同8.光敏高分子材料在智能窗應(yīng)用中，主要利用了其（）的特性。(A)光致變色(B)光致發(fā)光(C)光致分解(D)光致導(dǎo)電9.下列哪種方法不屬于利用光敏高分子材料進(jìn)行微納加工的范疇？（）(A)光刻(B)投影光刻(C)電子束刻蝕(D)光致抗蝕技術(shù)10.光聚合引發(fā)劑在高分子光敏體系中通常扮演的角色是（）。(A)直接吸收光能并發(fā)生變色(B)傳遞單線態(tài)能量給聚合單體(C)催化聚合產(chǎn)物的降解(D)提高材料的光學(xué)透過(guò)率二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上。）1.光敏高分子材料通常由兩部分組成：主體__________和光敏__________。2.光致變色效應(yīng)通常伴隨著分子結(jié)構(gòu)的變化，如偶氮苯的光致變色涉及__________異構(gòu)和__________異構(gòu)之間的轉(zhuǎn)化。3.在光致交聯(lián)或光致斷鏈的光敏高分子體系中，光敏劑的作用是吸收光能，產(chǎn)生__________或__________，進(jìn)而引發(fā)聚合或斷開(kāi)化學(xué)鍵。4.光刻膠的性能指標(biāo)主要包括分辨率、__________、__________和抗蝕性等。5.全息記錄利用了光的__________和__________原理，需要記錄物光和參考光之間的干涉信息，而光敏高分子材料作為記錄介質(zhì)，需具備良好的__________和__________。6.智能窗中的光敏材料通常需要能夠響應(yīng)可見(jiàn)光或__________，通過(guò)改變材料的__________來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的光線強(qiáng)度。7.光聚合反應(yīng)通常分為三個(gè)階段：鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和__________。8.影響光敏高分子光致變色效率的因素包括光敏基團(tuán)的__________、聚合物的__________、環(huán)境溫度以及所用光源的__________等。9.光敏高分子材料在光存儲(chǔ)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)__________和__________的精確控制。10.常見(jiàn)的用于光聚合的光敏基團(tuán)包括__________類、__________類和蒽醌類等。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述光敏高分子材料實(shí)現(xiàn)光致變色效應(yīng)的基本原理。2.與熱致變色材料相比，光致變色材料具有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？3.在光刻工藝中，正型光刻膠和負(fù)型光刻膠的工作原理有何不同？四、論述題（每小題10分，共20分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答下列問(wèn)題。）1.論述光敏高分子材料在光電器件（如光傳感器、光開(kāi)關(guān)）中可能的應(yīng)用途徑及其面臨的挑戰(zhàn)。2.選擇一種具體的光敏高分子材料（如光致變色聚乙烯醇、光聚合型環(huán)氧樹(shù)脂等），分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、光敏機(jī)理以及在某一特定光學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和局限性。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.A6.A7.C8.A9.C10.B二、填空題1.主體聚合物，光敏基團(tuán)2.環(huán)式，平面式3.光子，自由基4.溶解性，靈敏度5.干涉，衍射，記錄能力，穩(wěn)定性6.紅外線，光學(xué)透過(guò)率7.鏈終止8.光吸收系數(shù)，聚集狀態(tài)，波長(zhǎng)9.寫入，擦除10.偶氮苯，蒽醌三、簡(jiǎn)答題1.光敏高分子材料在特定波長(zhǎng)光照射下，其分子中的光敏基團(tuán)吸收光能，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)分子發(fā)生異構(gòu)化、電子轉(zhuǎn)移或其他化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其分子結(jié)構(gòu)、吸收光譜或顏色發(fā)生改變。當(dāng)光照射停止后，激發(fā)態(tài)分子通過(guò)系間竄越或熒光發(fā)射回到基態(tài)，顏色恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。2.光致變色材料的主要優(yōu)點(diǎn)包括：變色過(guò)程可逆，且通常在黑暗中穩(wěn)定；變色響應(yīng)速度快；可實(shí)現(xiàn)無(wú)功耗或低功耗工作；可通過(guò)控制光照條件實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)或信息記錄功能；顏色變化對(duì)環(huán)境因素（如溫度、濕度）不敏感或敏感度可控。3.正型光刻膠在未曝光區(qū)域?qū)θ軇┚哂杏H和力，在曝光區(qū)域失去親和力。顯影時(shí)，未曝光區(qū)域溶解被洗掉，留下與原始圖案相反的固體圖案。負(fù)型光刻膠在未曝光區(qū)域?qū)θ軇┦ビH和力，在曝光區(qū)域獲得親和力。顯影時(shí)，曝光區(qū)域溶解被洗掉，留下與原始圖案相同的固體圖案。四、論述題1.應(yīng)用途徑：光敏高分子可用于制造各種光電器件。例如，利用其光致變色特性制作光開(kāi)關(guān)，通過(guò)光照改變材料的透光率或折射率來(lái)控制光的傳輸；利用其光致導(dǎo)電特性制作光傳感器，通過(guò)光照改變材料的導(dǎo)電性來(lái)檢測(cè)特定物質(zhì)或環(huán)境變化；利用其光致聚合特性制作光電器件的有機(jī)半導(dǎo)體層、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的有機(jī)層等。面臨的挑戰(zhàn)包括：提高光敏響應(yīng)效率和速度；增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性（光學(xué)、化學(xué)、熱穩(wěn)定性）；降低工作所需的激發(fā)光強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)器件的集成化和小型化；提高材料的長(zhǎng)期可靠性和使用壽命。2.（示例：選擇光致變色聚乙烯醇）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：聚乙烯醇主鏈，側(cè)基或鏈節(jié)中引入光致變色基團(tuán)（如螺吡喃、吲哚滿等），通常為半酯結(jié)構(gòu)。光敏機(jī)理：光致變色基團(tuán)吸收特定波長(zhǎng)的光后，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生異構(gòu)化（如螺吡喃的開(kāi)環(huán)異構(gòu)），導(dǎo)致分子偶極矩發(fā)生變化，進(jìn)而引起材料的光學(xué)性質(zhì)（如吸收光譜、透光率）發(fā)生可逆變化。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：聚乙烯醇具有良好的成膜性，易于加工成薄