聚合物分散液晶器件概述、发展趋势及应用研究进展

本文概述了聚合物分散液晶器件的基本结构、原理和制备方法,重点介绍了目前聚合物分散液晶器件(包括基于二色性染料的彩色器件以及基于柔性透明电极的柔性器件)的发展现状和趋势,总结了聚合物分散液晶在智能窗、防窥和传感器等方面的应用,最后对聚合物分散液晶器件色彩和柔性化方面的问题进行陈述,并对其研究方向进行了展望。

基于聚合物分散液晶的频率可重构贴片天线

本文设计了一种以液晶聚合物为介质基板的频率可重构天线,通过调节贴片的位置及尺寸实现天线的阻抗匹配。制备聚合物分散液晶薄膜作为天线的介质,并根据液晶与聚合物的比例分别为7∶3、6∶4、5∶5这3种不同配比以及50μm和100μm两种不同膜的厚度来考察其效果。在电场作用下,液晶微滴会沿着电场方向重新取向排列,通过改变驱动电压的大小,实现天线的频率可重构。经过对比分析得出,液晶含量(质量分数)为70%的聚合物分散液晶薄膜具有最佳的效果,在48 V的驱动电压下实现了62 MHz的频率连续调节,天线的最大增益为3.5 dBi。该基于液晶聚合物的频率可重构贴片天线结构简单、体积小、质量轻,易于集成在各种移动设备中,发展前景广阔。

开环易位聚合制备液晶聚合物的研究进展

液晶聚合物(LCP)兼具液晶的各向异性和聚合物良好的力学性能,在传感器、检测器和柔性执行器等领域具有广阔的应用前景。开环易位聚合(ROMP)具有活性聚合特征、反应条件温和与官能团耐受性高的特点,可以精确调控液晶聚合物的分子量和分子结构,是液晶聚合物研究中一种常用的合成方法。本文整理了近年来报道的由开环易位聚合制备液晶聚合物的研究,并从材料的构-效关系和功能开发两方面对这些研究进行了介绍。在构-效关系研究方面,分别介绍了液晶均聚物与液晶共聚物中的不同结构参数对材料性质的影响;在材料功能开发方面,介绍了液晶聚合物在光致形变、形状记忆效应、光子晶体和图案化薄膜等应用领域的研究成果。最后,展望了开环易位聚合制备液晶聚合物未来的发展方向。

聚合诱导-液晶驱动自组装制备含氟聚合物纳米纤维

含氟聚合物由于他们的低表面能、光电性能和生物相容性已经广泛用于各个领域。本文通过光引发在50℃下制备了聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯-b-聚甲基丙烯酸2-(全氟辛基)乙酯(PDMAEMAm-b-PFMAn)纳米纤维。不同于一般的纳米纤维,得到的纳米纤维表面具有独特的凹凸起伏形似珍珠项链。通过动力学研究揭示了珍珠项链状纳米纤维的组装过程并且探究了反应温度、溶剂组成以及大分子链转移剂的聚合度对珍珠项链状纳米纤维的影响。结果表明,含氟液晶珍珠项链状纳米纤维的形成与液晶驱动力、核表面张力以及亲-疏溶剂的界面能三者的平衡关系相关。

基于光配向的主链型液晶聚合物预倾角的控制

液晶的方位角和预倾角的调制广泛应用于各类液晶光子器件的研究。液晶预倾角调控常使用的小分子液晶容易受外场干扰导致液晶预倾角的改变,影响液晶器件稳定性和可靠性。液晶聚合物具有相变温度高、耐热、耐强光、耐机械振动、更加稳定不易受外场干扰等优点,因此液晶聚合物预倾角的可控制备有着重要研究意义。由于液晶单体受液晶与空气界面的锚定能的影响,RM257液晶聚合物的预倾角与液晶层的厚度有关,难以实现预倾角的稳定可控。本研究利用两步法曝光偶氮染料亮黄(BY)薄膜诱导液晶单体RM257倾斜,采用多层旋凃及液晶单体RM257光聚合的方式降低液晶与空气界面锚定能对预倾角的影响,实现RM257主链型液晶聚合物预倾角可控制备。结果表明,采用这一方法制备的液晶聚合物薄膜预倾角可在0°~16°之间连续可调,并具有光热稳定的优点,具备实现液晶光子器件所需的图案化能力。本研究有望为液晶光子与显示器件的制备提供新的材料设计思路。

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.

聚氨酯丙烯酸酯的分子结构对聚合物分散液晶形貌和性能的影响

聚合物分散液晶(PDLC)是液晶畴均匀地分散在聚合物基体内形成的一种复合材料,因其制备简单、无需偏振片和取向层,在智能窗、柔性显示和可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。为了拓宽其在柔性显示器件上的应用,本文以聚氨酯丙烯酸酯(PUA)低聚物作为聚合物基体,采用紫外光聚合法制备PDLC器件,研究PUA的分子结构对聚合物分散液晶的形貌和性能的影响。实验结果表明,以丙烯酸酯基团进行封端的聚合物单体聚合速率快,形成了聚合物网孔状结构,且随着分子结构由脂肪族到芳香族的变化,聚合物网孔尺寸逐渐减小,使PDLC的驱动电压增高。利用聚氨酯中氨基甲酸酯键在分子链间形成的氢键增强与塑料基板的粘附性,获得了具有优异综合性能的PDLC器件。对比芳香族PUA,脂肪族PUA制备的PDLC样品具有较低的驱动电压(V_(th)=9.14 V,V_(sat)=35.50 V)、较高的对比度(CR=73.25)、较好的粘附性(20.11 N/cm^(2))以及在弯曲曲率半径为4 cm下弯曲前后光电性能变化幅度较小的特点,基本满足柔性PDLC在安全隐私保护以及弯曲表面的使用要求。

液晶聚合物纤维布应用于高速覆铜板实验研究

以碳氢树脂与聚苯醚树脂为材料,比较液晶聚合物(LCP)纤维布与一般玻璃纤维布的特性。实验结果表明,碳氢树脂配方搭配LCP纤维布可得到介电常数D_(k)=2.697,介电损耗D_(f)=0.00277的覆铜板(CCL),其电性能数据接近聚四氟乙烯(PTFE)产品。

全息液晶/聚合物光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合 ,以Ar+激光器为光源 ,使混合物在激光干涉光场的引发下发生光化学反应 ,从而导致液晶与预聚物发生相分离 ,形成全息液晶 /聚合物相位光栅。采用光学显微镜和He Ne激光器对所制样品进行测试 ,结果表明 ,当液晶含量在 30 %～ 45 %范围时 ,所制样品具有较好的栅结构 ,其衍射效率具有电场可调性。

侧链胆甾液晶聚合物及弹性体的液晶性能研究

把胆甾液晶单体 4 烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯 (Mch)分别和向列液晶单体 4 烯丙氧基苯甲酰氧基 4′ 甲氧基苯 (Mn) ,向列液晶交联剂 2 叔丁基对苯二酚双 [4 (6 丙烯酰氧基己氧基 )苯甲酸酯 ](Mnc)接枝到聚硅氧烷链上 ,得到系列侧链液晶聚合物Pn 系列和液晶弹性体Pe 系列 .通过热分析、偏光显微分析和X 射线分析等手段分别研究了向列液晶单体和向列液晶交联剂对含同一胆甾液晶基元聚合物的影响 .结果表明 ,向列液晶单体的摩尔百分比在 80 %以下 ,液晶聚合物Pn 系列为胆甾型液晶 ,在研究的范围内 ,液晶弹性体Pe 系列也为胆甾型液晶 ,Pn 系列和Pe 系列都具有较宽的液晶相范围 ,热分解温度均在 2 80℃以上 .

反应型液晶聚合物改性环氧树脂性能的研究

合成了一种端基含有活性基团的热致性液晶聚合物 (LCPU) ,用其改性环氧树脂 CYD- 12 8/ 4 ,4′-二氨基二苯砜 (DDS)固化体系 ,对改性体系的冲击性能、拉伸性能、弹性模量、断裂伸长率、玻璃化转变温度 Tg与 LCPU含量的关系进行了探讨 ,对不同种类液晶化合物对 CYD- 12 8/ DDS体系改性效果进行了比较 ,用扫描电镜 (SEM)对材料断面的形态结构进行了研究。结果表明 ,LCPU的加入可以使固化体系的冲击强度提高 2～ 3.5倍 ,拉伸强度提高 1.6～ 1.8倍 ,弹性模量提高 1.1～ 1.5倍 ,断裂伸长率提高2～ 2 .6倍 ,Tg提高 36℃～ 60℃ 。

交联剂对聚合物/液晶光栅的影响

利用激光干涉条纹引发预聚物/液晶混合物相分离,形成液晶与聚合物周期交替排列的液晶光栅。研究了组成材料中交联剂N-乙烯基吡咯烷酮(1-vinyl-2-pyrrolidone,NVP)对光栅形貌和衍射效率的影响,通过改变NVP的含量,分析NVP在光栅形成中的作用,确立了NVP的最佳含量。实验结果表明,NVP具有调节混合物系统官能度与体系黏度、交联密度及影响反应速度的作用,在适量的NVP含量下,光栅的衍射效率得到优化。

剪切聚合物分散液晶散射偏光特性

介绍了拉伸聚合物分散液晶和散射偏光片概念,实验制备了剪切聚合物分散液晶样品,给出了对聚合物分散液晶样品施加剪切应力的偏光特性光谱分析。实验结果表明,吸收偏光片前置和后置样品的散射偏光效果相同,样品在绿光550nm波长处最大透光率T∥～60%,最小透光率T⊥～10%,偏振度P～70%。实验结果对于其他散射偏光片具有普遍参考意义。

液晶聚合物网络研究进展

综述了液晶聚合物网络的新进展 ,包括液晶热固体、液晶弹性体和液晶互穿网络。介绍了各种网络的合成、主要性能和应用前景。

PDLC制备过程中聚合物和液晶的选择

介绍了使用聚合引发相分离(包括热固化、紫外光固化和电子束固化)制备聚合物分散型液晶(PDLC:PolymerDispersedLiquidCrystal)的工艺和原材料,对不同聚合物与液晶的匹配进行了简单分析和总结,并整体评价了这些方法,指出了在实际应用过程中容易遇到的各种问题,对聚合物分散型液晶的制备工艺有一定借鉴作用。

低阈值电压聚合物分散性液晶膜的电光特性

采用聚合物诱导相分离(PIPS)方法制备了PDLC膜,研究了不同单体材料、温度、光强等对PDLC膜电光特性的影响。发现Bi-EMA-2和EHMA混合单体(质量组分为1∶9)与液晶C70/02CN在折射率方面匹配较好,且在偏光显微镜下液晶微滴与聚合物单体的晶相边界清晰,易制备成对比度较高、阈值电压和饱和驱动电压较低的PDLC膜。温度和光强是控制和维持液晶与单体之间相分离速度平衡的重要工艺因素,直接影响到相分离过程中的液晶微滴形貌尺寸及其分布均一性,进而影响PDLC膜电光性能的优劣。通过工艺条件的优化,最终制备出了阈值电压为0.18 V/μm、饱和驱动电压为0.4 V/μm的PDLC膜。

聚合物分散液晶的电场诱导定向聚合实验研究

实验研究了聚合物分散正性和负性向列相液晶的电场诱导定向聚合,给出样品实物照片和偏光显微镜照片。实验结果表明,样品在施加电场和不施加电场的不同区域具有明显区别,在制备聚合物分散液晶样品时施加电场有诱导定向聚合作用。实验结果对于研究聚合物边界条件对液晶微滴构型的影响,对于设计新型液晶显示器件具有一定的启示意义。

环氧树脂/液晶聚合物体系的形态、力学性能和热稳定性

合成了一种端基含有活性基团的热致性液晶聚合物 (LCPU) ,用其改性环氧树脂CYD 12 8 4 ,4′ 二氨基二苯砜 (DDS)固化体系 ,对改性体系的冲击性能、拉伸性能、弯曲性能、弹性模量、断裂伸长率、玻璃化转变温度Tg、热失重温度TG与LCPU含量的关系进行了探讨 ,对不同种类液晶化合物改性CYD 12 8 DDS体系效果进行了比较 ,用扫描电镜 (SEM)研究了材料断面的形态结构 .结果表明 ,LCPU的加入可以使固化物的力学性能和热稳定性提高 。

新型聚合物网络稳定液晶光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合,注入液晶盒,以紫外灯为光源,通过光掩模法使混合物在紫外光的引发下产生相分离,形成聚合物网络稳定液晶光栅。采用光学显微镜和He Ne激光器进行测试,结果表明该光栅获得了周期性的栅结构,且衍射效率具有电场调谐性。

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料 Ⅰ :液晶聚合物组分的预成纤及对混杂复合材料形态的控制

考察了熔融挤出后施加的牵伸比和增容剂对聚丙烯(PP)/热致液晶聚合物(TLCP)原位复合材料中TLCP分散相形貌的影响。结果表明,复合材料中的TLCP相随着牵伸比的增大逐渐形成良好的微纤结构,TLCP微纤的长径比随牵伸比增大而增大;当体系中加入增容剂PP g MAH后,体系中TLCP在较小的牵伸速率下即可形成长径比很大的微纤结构。将上述所得原位复合材料与玻纤在200℃(低于TLCP熔融温度)下熔融挤出制得玻纤和液晶聚合物微纤混杂增强的材料。实验证明,在此加工温度下液晶聚合物形态得到较好保持,注射样品中不存在原位复合材料中典型的"皮 芯"形貌。同时,增容剂PP g MAH还明显改善了玻纤与基体之间的界面粘结。