随着信息时代的到来，光纤通信、移动通信、卫星通信等技术在全球范围内蓬勃发展，二阶非线性光学材料由于在宽带通讯、信息处理、雷达系统和高密度光存储等领域中具有潜在应用前景而引起了科学家们的研究兴趣。有机非线性材料由于具有较大的非线性光学效应、超快响应速度、高激光损伤阀值、低介电常数、低成本、优良的可加工性和集成性以及分子结构易于调控等优点，受到越来越多的重视，具有高的一阶超极化率、高的热稳定性和化学稳定性的生色团分子不断被设计与合成出来。目前,要获得可以满足实用要求的、综合性能优异的二阶非线性光学材料仍然是科学家们面临的巨大挑战，尤其是如何将小分子的高非线性活性有效的转化为宏观材料的电光活性。不仅如此，如何使高电光活性的有机材料在器件中表现出固有的电光活性，仍是一个不小的难题。在本论文中，我们在优化材料综合性能尤其在极化效率以及材料热稳定性方面进行了一些深入的探索和研究。在提高极化效率方面，首先我们设计合成了一种新型的二聚体生色团，其中两个偶极基团通过柔性脂肪链链接，由于其特殊的结构，显著提高极化效率，使小分子的大β值高效的转换为材料的高电光活性。第二，在二聚体生色团结构的基础上，我们设计合成了一系列二聚体生色团，并研究了其作为分子玻璃材料的电光性质，这种分子玻璃材料具有高生色团含量、高电光系数、且稳定性较其他分子材料好等特点，具有十分广阔的应用潜力。第三，在极化分子玻璃材料中我们发现，膜材料在玻璃化转变温度附近漏电流迅速增大，是影响极化效率的关键因素，所以我们设计了一种新颖的极化方法，通过光诱发聚合物主链中官能团反应造成的构型变化，实现生色团在材料玻璃态的有效极化，有效的减小了极化过程的漏电流，可施加电场强度高达250V/μm，大大提高了极化的可重复性和成功率。在提高热稳定性方面，我们采用纺锤形的生色团，将其供体端功能化双羟基，合成“Y-型”聚氨酯电光聚合物。研究结果表明，由于分子间相互作用增强了材料的热稳定性，极化膜材料在85℃加热200小时电光系数r33仍保有原有的89%以上。除了以上两个方面，为使EO材料应用到器件中仍表现出单层膜时的电光活性，我们研究了PVDF-HFP类聚合物作为包层材料对电光活性的影响，结果显示，选择PVDF-HFP类聚合物作为包层材料不但未影响EO材料自身的电光性能，反而使其极化过程更高效、可重复性更高，大大提高了材料的可应用性。本论文各章节内容如下第一章，绪论。简要介绍了电光材料在器件当中的应用，以及非线性光学相关知识，综述了近几年有机电光材料的研究进展，并讨论了材料结构、极化方法与性能之间的关系，展望了有机电光（EO）材料的发展方向，在此基础上提出了本论文的设计思想。第二章，设计合成了一种新型的二聚体生色团AJL60，这种二聚体由两个偶极基团头-尾相接而成，其中一个偶极基团的共轭结构相对较短、分子尺寸较小，另一偶极基团具有大β值，共轭结构较长。通过酯化反应将两个偶极分子键接在一起形成二聚结构。我们对AJL60/PMMA-co-PS的主客体掺杂膜的极化结果进行了系统的研究与比较，其中小偶极分子在极化之前分布在主共轭结构附近，起到屏蔽作用，减小了整个分子的偶极矩，从而减弱了分子间的偶极-偶极相互作用。在极化过程中小偶极分子起到诱导引发生色团分子运动取向，大大提高了生色团极化效率。与此同时，极化之后的生色团二聚体的偶极矩在电场作用下一定程度的增强，也是获得高极化效率的材料的原因之一。我们对极化膜的稳定性进行了研究，结果表明，极化之后的生色团取向稳定性较类似尺寸的参比生色团有所增强。第三章，在二聚体结构AJL60的基础上，我们设计合成一系列类似结构的生色团TCF-28和TCF-DOT，并研究了这些二聚体生色团作为分子玻璃材料的电光性质，结果显示，AJL60分子材料电光活性最高，可达258pm/V,且材料的折射率n=2.16与无机材料铌酸锂的折射率大小相当。 TCF-28同样获得较大电光系数。极化结果证实了我们的设想，这种二聚体生色团结构在极化之前小偶极结构在大偶极结构周围起到屏蔽作用减小了整个生色团的偶极矩，减弱了偶极-偶极相互作用，即使在生色团含量很大的分子材料中，也可获得高电光活性材料。而TCF-DOT分子，表现出两个玻璃化转变温度且相差较大，因此影响了极化结果。AJL60分子玻璃在80℃条件下100小时，仍保有70%的电光系数（r33），具有良好的热稳定性。本章的第二部分引入了多溴化合物，合成枝化生色团DBT-CF3和DBE-CF3，以提高生色团的Tg。DBT-CF3的Tg可达150℃，电光系数192pm/V，其85℃加热200小时，电光系数仍保留原有的90%。第四章，为了减小高弹态极化漏电流，我们设计了一种利用光辐照诱导极化的方法，实现电光材料玻璃态极化。我们采用一种可光诱发构型变化的聚合物（P1）作主体，先将小尺寸生色团（C1）掺杂到其中，大大降低了因生色团取向以及聚合物玻璃化转变引起的漏电流，提高了极化过程的成功率。聚合物主链中的三唑啉基团通过二芳基叠氮与二马来酰亚胺之间1，3-偶极环加成聚合形成。经过手提紫外灯辐照，可发生有效释氮反应使有一定角度的非对称结构的1，2，3-三唑啉变成更对称的氮丙环结构，形成聚合物P2。这种构型的转变为生色团取向提供了旋转自由度，从而实现玻璃态的取向，采用这一方法，可施加极化电场高达250V/μm，有效地提高了极化效率。而生色团T-CF3掺杂在P1聚合物中在光照诱发释氮反应的过程中，T-CF3出现了严重的分解现象。因此，我们设计了含氟的三唑啉基聚合物（6FA-BMI），掺杂的不同生色团在6FA-BMI光诱发释氮反应过程中均十分稳定，AJL33/6FA-BMI（30wt%）掺杂膜在光诱导下实现了有效的玻璃态极化，电光系数为82pm/V,可施加电场高达200V/μm。这种用六氟双酚A（BPAF）取代其中以共聚单元（ABC），大大提高了其光稳定性，扩大了这种新型极化方法的使用范围，较传统的光诱导极化具有可极化面积大、所需光强小等优点。第五章，我们制备了“Y-型”电光聚合物材料，这种将生色团引入聚合物链中的设计结合了侧链型以及主链型的优点，即生色团通过柔性链连接到主链上，而偶极部分类似侧链悬掉在聚合物主链上，易于极化且极化后稳定性增强。我们将纺锤形生色团的供体端由羟基功能化，与二异氰酸酯进行逐步聚合，所得聚合物通过FT-IR，NMR, Uv-vis光谱确定结构，GPC测得其分子量以及分子量分布宽度。结果表明，特定侧基的生色团分子由于π-π作用，增强了其热稳定性，从而提高了材料的时间的稳定性，在85℃条件下200h后材料仍保有>85%的电光系数（r33）。第六章，为使EO材料应用到器件中仍表现出单层膜时的电光活性，我们研究了PVDF-HFP类聚合物作为包层材料对电光活性的影响，极化结果显示，PVDF-HFP类聚合物作包层其电光系数较单层EO膜增大了25%，而且极化过程重复性好，大大提高了材料的可应用性。PVDF-HFP不同温度导电性研究表明，在温度超过120℃之后，金电极出现一定程度损坏。为使PVDF-HFP能够应用于更高极化温度的EO材料，我们对PVDF-HFP交联膜进行了研究，交联反应是由有机碱DBU催化BPAF加成到聚合物主链上形成交联。交联膜的导电性在140-150℃左右到达饱和，且与EO膜的导电性相当，结果说明交联膜对于Tg温度在140-150℃左右的EO聚合物是很好的包层材料，可有效的提高材料的极化效率。