В настоящее время во всем мире происходит рост производства изделий из полимеров и композитов на их основе. При этом все большее внимание уделяется материалам не просто конструкционного назначения, а материалам на основе полимеров, обладающих комплексом заданных свойств, способных работать в условиях воздействия комплекса дестабилизирующих факторов. Все шире становится использование так называемых «интеллектуальных» полимеров, на основе которых изготавливают активные элементы радиоэлектронной и компьютерной техники, оптоволоконные линии связи, антенные решетки, применяемые на космических орбитальных станциях, носители информации.
В подавляющем большинстве случаев запись и воспроизведение информации производится на магнитных носителях, недостатком которых является низкая помехоустойчивость. При этом под действием высоких температур, радиации, электромагнитных полей записанная информация уничтожается. К недостатку относится также сложность изготовления ферро-магнитного носителя информации.
Известен и широко применяется в вычислительной технике способ записи информации на полимерных носителях путем локального нагрева их до плавления лазерным излучением с образованием впадин или прожженных выемок и дальнейшем оптическом считывании информации. Недостатком данного способа является низкая плотность записи, незащищенность полимерного носителя информации от действия высоких температур, радиации.
Рассматриваемые исследования посвящены разработке принципиально новых (не имеющих аналогов в мире) направлений решения научной проблемы - тонкопленочных носителей информации нового поколения и систем считывания кодированной информации, записанной методом молекулярных меток [1].
В качестве молекулярных меток могут использоваться дефекты структуры, границы между аморфной и кристаллической фазами полимера, двойные связи, образованные в результате радиационного сшивания. При этом изменение концентрации различного рода дефектов, изменение степени упорядоченности надмолекулярных образований полимера после непродолжительного воздействия на них температуры, УФ-света, радиации, ориентации и т.д. приводит к изменению концентрации и перераспределению ловушек электрических зарядов, что отражается на способности полимера к восприятию и релаксации нанесенных зарядов. Настоящее предложение основано на обнаруженном эффекте зависимости начальной поверхностной плотности электрических зарядов полимерных пленок от структурных изменений в макромолекулах под влиянием различных физико-химических факторов [2].
Было предложено кратковременно воздействовать на полимерные пленки или мононити тепловым потоком, например, от узконаправленного пучка лазера не доводя полимер до плавления. При тепловом воздействии в полимере присутствует память на такое воздействие на молекулярном уровне, приводящая к изменению способности материала к восприятию электростатических зарядов, нанесенных, например, методом коронного разряда. Это явление легло в основу предлагаемого способа записи и считывания информации. В качестве носителя информации были использованы пленки из ПЭТФ, ПТФЭ, ПЭ, ПА, ПК, ПМ. Как показали испытания, все исследованные материалы позволяют применять их в качестве носителей информации. При этом, при исследовании влияния на записанную информацию таких воздействий как гамма-облучение до дозы 1 МГр, высоких температур до 200С, кипячение в воде, действие СВЧ-излучения, наиболее подходящими и защищенными оказались пленки из полиимида (ПМ). В связи с тем, что структурные изменения происходят в полимере на молекулярном уровне, плотность записи информации достигает весьма высоких величин.
Была также исследована возможность применения полимерных пленок или покрытий на полимерной основе при изготовлении элементов памяти в динамических запоминающих устройствах со случайной выборкой (DRAM), а также электрически программируемых запоминающих устройств (флэш-памяти). При этом установлено, что высокие значения остаточного заряда в полимерных пленках позволяют при их использовании в ячейках памяти динамических запоминающих устройств со случайной выборкой значительно снизить энергозависимость и по существу полностью отказаться от проведения периодической регенерации заряда для сохранения накопленной информации. При сбоях и внезапном отключении электропитания использование предлагаемого способа позволит полностью восстанавливать информацию, накопленную до отключения, даже по прошествии 1,5 лет.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и Администрации Краснодарского края № 06-07-96611 «Юг России».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Патент 2256239, Россия, МКИ G11B9/00. Способ записи и считывания кодированной информации / В.В. Лаврентьев, Б. Цой (Россия). - 2004132379/28; Заявлено 10.11.2004; Опубл. 10.07.2005.
- Цой Б., Лаврентьев В.В. Основы создания материалов со сверхвысокими физическими характеристиками. М.: Энергоатомиздат. - 2004. - 400 с.