胆甾相液晶色彩调制的研究性实验设计

胆甾相液晶的螺距能随材料配比、温度、外加电场等发生改变,进而对外界光进行调制。针对胆甾相液晶温致变色等现象,设计了研究性实验“胆甾相液晶色彩调制的研究性实验设计”,探究了胆甾相液晶材料的清亮点、织构、螺距和选择性反射随手性剂浓度和温度的变化规律。该实验流程完整,涉及材料配制、光学测量和性能检测,并将理论与实际应用相结合,有助于激发学生对温致变色材料的研究兴趣,培养学生创新性实验方案设计能力。

胆甾相液晶微球光子禁带的动态调控及其应用

胆甾相液晶微球是空间结构高度对称的三维光子晶体,能够全方位地选择性反射特定波长的圆偏振光,具有无角度依赖性的光子禁带,作为一种新兴的光学材料在全向激光器、反射式显示和微传感器等领域展现出广阔的应用前景。近年来,毛细管微流控技术的蓬勃发展为连续、可控、高通量地制备结构复杂且分子规则取向的单分散胆甾相液晶微球提供了强有力的支持。本综述重点关注利用毛细管微流控技术制备胆甾相液晶微球的相关研究工作,首先分析了毛细管微流控装置在设计微球结构中的决定性作用,阐明了溶液体系的选择与液晶分子取向间的关系以及边界效应对微球尺寸的影响;随后,从胆甾相液晶微球的光学特性切入,介绍了利用温度、溶剂和光等外界刺激调控螺旋结构自组装的原理和策略以及微球之间独有的“光子交叉通讯”现象;最后,总结了现阶段胆甾相液晶微球的潜在应用方向并讨论了该材料体系未来面临的挑战。

胆甾相液晶图案的动态调控与应用

自然界光子晶体图案为生物的生存提供了独特的功能,例如变色龙使其皮肤图案颜色适应环境以进行伪装保护,头足类动物(鱿鱼、墨鱼、章鱼等)能够产生宽波长范围的结构颜色和光学图案以利于物种间的信息交流。受自然界光学图案的特殊功能启发,胆甾相液晶的图案得以开发,并在数据存贮、传感器、柔性智能器件等方面展示了潜在应用。本文综述了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性、功能演变及其应用。首先,总结了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性,包括光、电、热、机械力和溶剂。其次,介绍了胆甾相液晶图案的各种应用,如具有加密和解密功能的存贮器件、信息安全防伪设备、柔性可穿戴传感器和圆偏振发光系统等。最后,介绍了胆甾相液晶图案的前景和挑战。本文为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料提供了基础。

混合单体配比对双功能聚合物稳定胆甾相液晶光电性能的影响

单体类型及浓度在聚合物稳定胆甾相液晶(PSCLC)器件当中影响聚合物网络的稳定性,进而影响器件的光电性能.研究了HCM008和HCM009两种单体混合配比对聚合物稳定胆甾相液晶光电特性的影响研究,发现随着HCM009比例的升高,虽然降低了材料的工作电压,但材料的红外反射带宽也降低,且光电响应时间增加.

胆甾相液晶的光学特性

基于胆甾相液晶的特殊分子结构 ,综合阐述了胆甾相液晶的旋光性、选择性光散射和偏振光二色性等光学特性 ,揭示了它的光学特性主要源于它螺旋状的分子结构及其光学各相异性。

显示用胆甾相液晶材料发展现状

介绍了胆甾相液晶显示性能和对液晶材料的要求,分析了近几年高双折射率液晶化合物和手性掺加剂及其胆甾相液晶材料的应用与发展情况,初步阐明了分子结构与液晶性能及其手性掺加剂的HTP值之间的依存关系,为开发新型液晶化合物、手性化合物和胆甾相液晶材料提供了线索。

聚合物分散胆甾相液晶相形态调控与光电性能

采用紫外光聚合诱导相分离方法制备了聚合物分散胆甾相液晶膜,系统研究了固化光强和固化温度等制备条件对薄膜的相形态的影响,并探讨了薄膜相形态与反射率的关系。研究表明:固化光强较低时相分离较完全,产生的液晶微滴尺寸较大,聚合物与液晶的界面非常光滑;增加光强会使液晶微滴尺寸变小,界面变粗糙,膜反射率逐步降低。相形态与固化温度的关系较为复杂:在温度较低时,液晶以圆形液滴的形式分散在聚合物基体中;随着固化温度升高,液晶液滴逐渐变大,并在40℃时形成了连续的液晶层和聚合物层的分层结构;进一步升高温度,则形成了三维的聚合物网络结构,液晶相贯穿其间。膜的反射率先随着固化温度的升高逐渐升高,而后又降低。固化光强为0.01mW/cm2,固化温度为40℃时,反射率达到最大值32.2%。

聚合电场频率对聚合物稳定胆甾相液晶光电性能的影响

研究了聚合时外加电场对聚合物稳定胆甾相液晶(PSCT)光电性能的影响。采用紫外光聚合诱导相分离法(PIPS)制备了聚合物稳定胆甾相液晶,通过改变光聚合时的外加电场频率控制聚合物网络结构,改善PSCT的光电性能。结果表明:电场频率影响聚合单体的扩散,从而影响聚合物网络形貌。聚合电场频率低,聚合单体扩散快,形成的聚合网络疏松,网孔较大,响应速度慢,关态透过率大,阈值和饱和电压小;聚合电场频率高,阻碍单体的扩散,形成的聚合物网络致密,网孔较小,响应速度快,关态透过率低,阈值电压和饱和电压大。

含柔性长链的二元胆甾相新型液晶的制备及其性能研究

以胆甾醇和长链二元酸为原料,合成了一种柔性长链的新型小分子二元胆甾相液晶,并对其相转变过程进行了深入分析。红外光谱、核磁共振谱、质谱和元素分析证实了其分子结构,差示扫描热分析(DSC)谱图和偏光显微镜(POM)观察图像等一致表明其相转变过程完全符合胆甾相液晶的特征。说明胆甾相液晶分子的刚性大小与胆甾相液晶的形成没有直接关系,胆甾相液晶基元是其形成有序排列的决定因素。

紫外吸收染料诱导的具有宽波反射特性的胆甾相液晶聚合物薄膜

利用紫外光吸收染料诱导胆甾相液晶体系形成螺距梯度,制备了具有宽波反射特性的胆甾相液晶聚合物薄膜。研究表明,由于紫外光吸收染料的存在,在紫外光诱导聚合的过程中,在复合材料中将形成紫外光强度梯度,进而形成手性单体的浓度梯度,最终制备了可反射可见光区红蓝绿三色光的胆甾相液晶聚合物薄膜。扫描电镜测试结果表明,胆甾相液晶聚合物薄膜的断面形貌具有螺距的梯度分布。该类材料在可调控光的智能玻璃和光学元器件等领域具有应用潜力。

纤维素纳米晶体胆甾相液晶形成与应用

液晶是一种介于完全有序的固态和完全无序的液态之间且具有部分有序排列的相态。纤维素纳米晶体(CNC)由天然存在的纤维素(来源于木材、竹材、背囊动物和细菌等)经强酸水解获得,在低浓度溶液中随机分散,当溶液浓度上升到一定程度时自发有序排列,形成胆甾相液晶,胆甾相液晶具有选择性反射、圆二色性和旋光性等特殊光学性能,在防伪识别、光信息储存、智能窗口和液晶显示等领域应用前景广阔。本研究概述国内外CNC胆甾相液晶的制备方法及调控手段,总结并比较不同原料制备的纳米纤维素晶体的结构特性,重点探讨物理法(包括超声波、温度、真空干燥和磁场等)和化学法(包括添加电解质或其他添加剂等)调控对CNC胆甾相液晶螺距的影响规律,为CNC胆甾相液晶的可控制备奠定理论基础。同时,综述CNC胆甾相液晶的形成机制、结构和光学特性,总结CNC胆甾相液晶在温敏型功能材料、光电功能材料和手性介孔功能材料等领域的应用现状。在此基础上,展望CNC胆甾相液晶未来发展趋势:1)改良CNC制备技术,获得到表面电性稳定、粒径分布均一的纤维素纳米晶体,为CNC胆甾相液晶的形成提供结构基础; 2)开发绿色快速的CNC胆甾相液晶制备方法,替代现有的缓慢溶剂蒸发自组装法,加快CNC液晶材料商业化进程; 3)建立CNC胆甾相液晶螺距调控模型,实现CNC胆甾相液晶材料有序可控制备,达到成分-结构-性能的协调统一; 4)丰富CNC胆甾相液晶的手性向列结构固定和复制方法,研发更多结构稳定、性能优异的手性结构功能材料,实现纤维素纳米晶体高值高效利用。

聚合网络的锚定作用对聚合物稳定胆甾相液晶光电性能的影响

采用紫外光聚合诱导相分离法(PIPS)制备了聚合物稳定胆甾相液晶,通过控制聚合时间,调节聚合物网络与液晶分子之间的相互作用,从而改善PSCT的光电性能。结果表明:延长聚合时间,提高反应程度,从而增强聚合物网络对液晶分子的锚定力,而对聚合物网络形貌的影响较小。在正模式聚合物稳定胆甾相液晶中,聚合物网络垂直于基板排列,有利于形成场致向列相,锚定作用强,阈值和饱和电压小,关态透过率高,对比度低,响应速度慢.迟滞宽度大。

二向色性偶氮染料掺杂胆甾相液晶光阀的电光性能研究

为了制得既能够提供黑色同时又具备高透过率的光阀,本文制备了一种能在反射态和透明态之间切换的主动电场可控性液晶光阀。该光阀主要选用3种偶氮类二向色性染料掺杂螺距位于红外区的胆甾相液晶,并详细地研究了螺距对液晶光阀电光性能的影响。实验结果表明:随着螺距的增大,Vth、Vsat和ton均逐渐减小,其中,最大的Vth和Vsat分别仅为6V和20V左右,ton也仅为0.878ms,并且该薄膜的透过率在电场的作用下可达80%以上。因此,所制备的DDCLC薄膜既满足了透明显示面板高透过率的要求,又提高了其能见度。

胆甾相液晶的制备及其显色示温混合液晶的配制

使用高效酯化催化剂法制备了两种烯酸胆甾醇酯样品。该法具有操作简便、毒性低、产率高及后处理简单的显著优点。采用元素分析、红外光谱、DSC和热台偏光显微镜等方法对样品的化学结构和液晶性能进行了表征。将合成的两种烯酸液晶样品与其它胆甾型液晶进行了混合液晶的调配与显色示温试验。结果表明,烯酸胆甾醇酯液晶作为混合液晶组分,不仅具有珍珠般的光泽,而且颜色变化灵敏,色彩艳丽。红、绿、蓝三种颜色的变色温度在室温附近,且变色温度范围较窄,在23℃之间,每种颜色变化约为1℃。

热变色胆甾相液晶的制备及微囊化技术的研究

通过降低胆甾相混合液晶配方中胆甾烯基油烯基碳酸酯的含量及适当改变胆甾烯基氯的含量，获得了 １０℃～５０ ℃范围内、变色温度梯度为１ ℃、变色范围从蓝色→绿色→红色的一系列胆甾相混合液晶。当配方中胆甾烯基氯含量超过 ２０％ 以上时，混合液晶的显色顺序颠倒。同时，对此类混合液晶的微囊化技术及形成机理进行了讨论。

温度对玻璃态胆甾相环硅氧烷液晶中分子分布的影响

研究了温度对玻璃态胆甾相环硅氧烷液晶中分子分布的影响。结果表明:在环硅氧烷液晶玻璃化转变温度附近(或以上)对其进行长期的热处理过程中,高度柔性硅氧烷主链链段的运动为介晶基元的运动提供了充分的自由空间;将玻璃态环硅氧烷液晶加热到清亮点温度以上,该液晶由各向同性流体迅速冷却时,只形成取向有序排列;含有对-烯丙氧基苯甲酸胆固醇酯(手性小分子液晶)的玻璃态环硅氧烷液晶在一定温度下进行辊压取向处理时,形成树枝状分叉的粘性指延结构,常温辐照不会破坏该结构。

用偏光显微术研究聚合物分散胆甾相液晶微滴形貌

制备出较大微滴聚合物分散胆甾相液晶样品,用偏光显微镜观察到该微滴具有奇特的"宝石"形貌。提出聚合物分散胆甾相液晶中液晶微滴有垂面和沿面螺旋新构型,与聚合物分散向列相液晶的双极和辐射分布构型相对应,认为"宝石"形貌可能对应着胆甾相液晶在微滴中呈现沿面螺旋与垂面螺旋构型简并共存多畴形貌。本实验研究具有液晶光学基础研究意义和设计新型液晶器件的实用参考价值。

双稳态反射型胆甾相液晶显示的驱动方法

双稳态反射型胆甾相液晶显示是一种很有潜力的新型液晶显示 ,针对响应时间长的不足 ,开发新的驱动方法是改善响应时间主要的研究方向之一。文中较详细地介绍了动态驱动法、P态刷新驱动法和累积驱动法的驱动原理及过程 ,对比了各自的优点与不足 ,并归纳出各自的适用范围。

高分子胆甾相液晶盘状聚集体的结构分析

利用偏光显微镜,对乙基纤维素/二氯乙酸(EC/DCA)胆甾相液晶的织构进行了研究。当EC/DCA液晶溶液处于两相共存状态时,可以观察到一种典型的胆甾相液晶织构形式——盘状聚集体。结合有效偶极矩模型,推断了分子链在盘状聚集体中的排列方式及盘状聚集体的二维等速生长性质。

胆甾相液晶温控旋光色散特性的研究

胆甾相液晶的螺距易受温度和电压的影响,螺距变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性发生相应的变化。实验证明:温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响与所对应的波长范围有关,在不同的波长范围内,温度对其旋光色散特性的影响规律不同;温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响还与所测试的波长离该温度下选择反射波带的远近有关,离选择反射波带越近,温度对其旋光色散特性的影响越大。实验表明:温度变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性的变化是偏振透射谱移动的一个重要原因。