izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2025-5-57-62izmertech-2342Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSМетодика определения оптической прозрачности плёнок полиимида различной толщины с помощью спектрометров высокого разрешенияThe method of determining of optical transparency of polyimide films of various thicknesses using high-resolution spectrometershttps://orcid.org/0000-0002-8369-6837ЛапшиновБ. А.LapshinovB. A.

Борис Алексеевич Лапшинов

Москва

Boris A. Lapshinov

Moscow

lbaniipmt@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8666-1170МатвеевЕ. В.MatveevE. V.

Егор Владимирович Матвеев

Москва

Egor V. Matveev

Moscow

maegor@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0006-2309-8452ГайдарА. И.GaidarA. I.

Анна Ивановна Гайда

Москва

Anna I. Gaidar

Moscow

a_i_g@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5158-1963БерестовВ. В.BerestovV. V.

Валентин Викторович Берестов

Москва

Valentin V. Berestov

Moscow

vberestov97@gmail.comФГБНУ "Научно-исследовательский институт перспективных материалов и технологий"РоссияResearch Institute of Advanced Materials and TechnologyRussian Federation2025141120257455762Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20252025ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2342

Разработана методика определения оптической прозрачности плёнок полиимида, используемых при изготовлении устройств гибкой электроники методом лазерной карбонизации. Информация об оптической прозрачности плёнок полиимида в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра позволяет выбрать оптимальный режим лазерной карбонизации. С применением источника калиброванного излучения и малогабаритных спектрометров высокого разрешения получены данные об интенсивности проходящего излучения сквозь плёнки полиимида различной толщины на нескольких тысячах длин волн в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра. Из полученного массива данных выбраны две рабочих длины волны твердотельных лазеров – 694,3 нм (рубиновый лазер) и 1064 нм (лазер на основе иттрий-алюминиевого граната с неодимом Nd:YAG). Построены зависимости коэффициентов пропускания плёнок полиимида толщиной 100, 200 и 300 мкм от этих длин волн. Показано, что аналогичные зависимости можно построить для лазеров всех типов, излучающих в указанных диапазонах спектра. Знание коэффициента пропускания полиимида на различных длинах волн поможет более точно исследовать и понять суть физико-химических процессов, происходящих в материале при воздействии на него лазерного излучения определённой длины волны. Предложенную методику определения оптической прозрачности плёнок полиимида можно применять для нахождения интенсивности пропускания любых полупрозрачных материалов, используемых в лазерной и других технологиях.

The article presents a method for determining the optical transparency of polyimide films used in the manufacture of fl exible electronics devices by laser carbonization. Information about the optical transparency of polyimide films in the visible and near-infrared ranges of the spectrum allows you to choose the optimal mode of laser carbonization. Using a calibrated radiation source and small-sized high-resolution spectrometers, data on the intensity of transmitted radiation through polyimide films of various thicknesses at several thousand wavelengths in the visible and near-infrared spectral ranges were obtained. Two operating wavelengths of solid–state lasers were selected from the obtained data array: 694.3 nm (ruby laser) and 1064 nm (neodymium-doped yttrium aluminum garnet laser, Nd:YAG). The dependences of the transmission coefficients of polyimide films with a thickness of 100, 200 and 300 microns on these wavelengths are constructed. It is shown that similar dependences can be constructed for all types of lasers emitting in the specified spectral ranges. Knowledge of the transmission coefficient of polyimide at various wavelengths will help to more accurately investigate and understand the essence of the physico-chemical processes occurring in the material when exposed to laser radiation of a certain wavelength. The proposed method for determining the optical transparency of polyimide films can be used to find the transmission intensity of any translucent materials used in laser and other technologies.

гибкая электроникаполимерные материалыполиимидлазерная карбонизациясветовое излучениекоэффициент пропусканияоптическая прозрачностьexible electronicspolymer materialspolyimidelaser carbonizationlight radiationtransmission coefficientИссле дования проведены в Научно-исследовательском институте перспективных материалов и технологий в рамках государственного задания по проекту FNER-2025-0002.ReferencesЛучин ин В. В., Бохов О. С., Афанасьев П. В. и др. Гибкая печатная конформная электроника. Отечественные компетенции и электронные компоненты. Наноиндустрия, 12(6), 342–351 (2019)Luchinin V. V., Bohov O. S., Afanas’ev P. V. et al. Flexible printed conformal electronics. Domestic competencies and electronic components. Nanoindustrija, 12(6), 342–351 (2019) (In Russ.)]. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2019.12.6.342.350Nathan A., Ahnood A., Cole M. T. et al. Flexible electronics: the next ubiquitous platform. Proceedings of the IEEE, (100), 1486–1517 (2012). https://doi.org/10.1109/jproc.2012.2190168Nathan A., Ahnood A., Cole M. T. et al. Flexible electronics: the next ubiquitous platform. Proceedings of the IEEE, (100), 1486–1517 (2012). https://doi.org/10.1109/jproc.2012.2190168Tehrani F., Bavarian B. Facile and scalable disposable sensor based on laser engraved graphene for electrochemical detection of glucose. Scientific Reports, 6(1), 27975 (2016). https://doi.org/10.1038/srep27975Tehrani F., Bavarian B. Facile and scalable disposable sensor based on laser engraved graphene for electrochemical detection of glucose. Scientific Reports, 6(1), 27975 (2016). https://doi.org/10.1038/srep27975Li L., Han L., Hu H. et al. A review on polymers and their composites for fl exible electronics. Materials Advances, 4(3), 726–746 (2023). https://doi.org/10.1039/d2ma00940dLi L., Han L., Hu H. et al. A review on polymers and their composites for fl exible electronics. Materials Advances, 4(3), 726–746 (2023). https://doi.org/10.1039/d2ma00940dLin J., Su J., Weng M. et al. Applications of fl exible polyimide: barrier material, sensor material, and functional material. Soft Science, 3(1), 1–53 (2023). https://doi.org/10.20517/ss.2022.24Lin J., Su J., Weng M. et al. Applications of fl exible polyimide: barrier material, sensor material, and functional material. Soft Science, 3(1), 1–53 (2023). https://doi.org/10.20517/ss.2022.24Athanasiou M., Samartzis N., Sygellou L. et al. High-quality laser-assisted biomass-based turbostratic graphene for high-performance supercapacitors. Carbon, (172), 750–761 (2021). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.042Athanasiou M., Samartzis N., Sygellou L. et al. High-quality laser-assisted biomass-based turbostratic graphene for high-performance supercapacitors. Carbon, (172), 750–761 (2021). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.042Devi M., Wang H., Moon S. et al. Laser-carbonization – a powerful tool for micro-fabrication of patterned electronic Carbons. Advanced Materials, 35(38), 2211054 (2023). https://doi.org/10.1002/adma.202211054Devi M., Wang H., Moon S. et al. Laser-carbonization – a powerful tool for micro-fabrication of patterned electronic Carbons. Advanced Materials, 35(38), 2211054 (2023). https://doi.org/10.1002/adma.202211054Li G. Direct laser writing of graphene electrodes. Journal of Applied Physics, 127(1), 010901 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5120056Li G. Direct laser writing of graphene electrodes. Journal of Applied Physics, 127(1), 010901 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5120056Huang L., Su J., Song Y. et al. Laser-induced graphene: En route to smart sensing. Nano-micro letters, (12), 1–17. https://doi.org/10.1007/s40820-020-00496-0Huang L., Su J., Song Y. et al. Laser-induced graphene: En route to smart sensing. Nano-micro letters, (12), 1–17. https://doi.org/10.1007/s40820-020-00496-0Liu X., Zhang F., Zhang Q. et al. Laser-scribed graphene for sensors: preparation, modification, applications, and future prospects. Light: Advanced Manufacturing, 4(2), 143–167 (2023). https://doi.org/10.37188/lam.2023.011Liu X., Zhang F., Zhang Q. et al. Laser-scribed graphene for sensors: preparation, modification, applications, and future prospects. Light: Advanced Manufacturing, 4(2), 143–167 (2023). https://doi.org/10.37188/lam.2023.011Chatani S., Kloxin C. J., Bowman C. N. The power of light in polymer science: photochemical processes to manipulate polymer formation, structure, and properties. Polymer Chemistry, 5(7), 2187–2201 (2014). https://doi.org/10.1039/c3py01334kChatani S., Kloxin C. J., Bowman C. N. The power of light in polymer science: photochemical processes to manipulate polymer formation, structure, and properties. Polymer Chemistry, 5(7), 2187–2201 (2014). https://doi.org/10.1039/c3py01334k

The authors declare that there are no conflicts of interest present.