Untersuchungen zur 3-Phononenabsorption in partiell kristallinen Polymeren

Zusammenfassung

Die hohe Absorption von Polymeren und allen partiell kristallinen Stoffen zwischen 10¹⁰ und 10¹³ Hz ist in verschiedenen Arbeiten untersucht (1, 2) und auf „fehlordnungsinduzierte Absorption“ (4) zurückgeführt worden. Das Fehlen der Fernordnung in der amorphen Phase bedingt eine Abschwächung der Auswahlregeln für die elektromagnetische Absorption. Dadurch wird eine direkte Wechselwirkung des einfallenden Photons mit den Phononen des Schwingungsspektrums (Einphononenabsorption) möglich: Das Schwingungsspektrum partiell kristalliner Stoffe ist aus der IR-Absorption zu erkennen. Der Vergleich der gemessenen Frequenzabhängigkeit mit den berechneten Spektren der entsprechenden Kristalle zeigt, daß die Frequenzverteilung der Phononen in der amorphen Phase der des entsprechenden Kristallgitters weitgehend ähnelt. Die Dämpfung der Schwingungen ist im amorphen Material aber sehr viel höher als im kristallinen. Sie beruht auf der größeren Wechselwirkung der Phononen untereinander. Diese führt zu einer zusätzlichen, temperaturabhängigen Mehrphononenabsorption, die vor allem in den Bereichen geringer Einphononenabsorption (kleiner Zustandsdichte), d. h. bei sehr niedrigen Frequenzen, ins Gewicht fällt. Die Mehrphononenprozesse liefern den Hauptbeitrag zu den langwelligen Ausläufern der IR-Absorption der Polymeren, die bis ins Mikrowellengebiet hineinreichen. Ihre Temperatur- und Frequenzabhängigkeit soll im folgenden diskutiert und mit unseren Messungen verglichen werden.

Vorgetragen auf der Arbeitssitzung des Fachausschusses Physik der Hochpolymeren in der Frühjahrstagung 1970 des Regionalverbandes Hessen-Mittelrhein-Saar der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Darmstadt, 10.–13. März 1970.