基于氰芪基感光基元的液晶聚合物复合薄膜的研究
发布时间：2020-05-09 18:33
【摘要】：含有氰芪基元的有机共轭荧光分子是具有聚集诱导荧光增强效应的一类材料。由于其丰富的光学性质,含有氰芪结构的荧光分子成为荧光材料领域的研究热点之一。含有氰芪荧光基元的分子具有光致异构化特性和光热效应,并且氰芪分子荧光的波段或颜色会根据分子的相态发生变化。光子晶体结构是介电常数在空间呈周期性分布的一种特殊结构,是可以控制和改变光线传播的材料。具有三维光子晶体结构的材料会反射特定波段的光而具有结构色。由于光子带隙可通过外场来调控,光子复合的响应型功能材料一直是光电功能材料中一个活跃的分支。在本课题中,我们首先合成了一种含有双氰芪基团的可聚合液晶分子。并以此为基础,制备了反蛋白石光子结构复合的液晶聚合物薄膜。薄膜的一侧具有反蛋白石结构,另一侧是液晶聚合物交联网络,是一种同时具有荧光和反射结构色的类双层结构液晶聚合物薄膜。研究表明,在液晶聚合物薄膜中的氰芪光敏基元可发生不可逆的光致Z/E异构化,基于此可对荧光聚合物的光子带隙进行调控。并且,反蛋白石结构对荧光液晶聚合物具有荧光增强作用。基于以上的研究,进一步制备了反射/荧光双模式的微阵列图案,写入的微阵列图案可以分别在荧光模式及反射模式下观察到。另一方面,我们对液晶聚合物光子薄膜的光致三维形变进行了研究。研究发现,氰芪光敏基元的Z/E异构化,薄膜热应力的释放以及光热效应共同对薄膜的三维形变产生影响。在第一个曝光周期,氰芪基元发生Z/E光致异构化,同时内部热应力释放,发生不可逆的弯曲形变,在随后多个曝光周期中,薄膜由于氰芪基元的光热效应,发生可逆的弯曲形变。同时,我们制备了杂化取向的氰芪基液晶聚合物薄膜作为对照组进行了光致形变研究,并以此为基础,对液晶聚合物光子薄膜的形变机理给出了解释。综上所述,我们制备了含反蛋白石结构的类双层荧光液晶聚合物薄膜;并分别研究了其荧光调控以及弯曲形变性能。本研究为荧光聚合物材料的构建及调控开辟了一条新的途径,在液晶聚合物的特种光学薄膜及光致驱动器件等应用等领域具有潜在价值。
【图文】：
许多课题组致力于光子晶体材料的图案化及显示相关的工作［１７＿１９】。逡逑我们在自然界中也会见到光子晶体的身影，由于其周期性结构，在阳光下逡逑会反射特定波段的可见光，在可见光照射下，可以看到丰富的色彩如图１－１［２Ｇ］。逡逑当然不只是绚丽的颜色，光子晶体还因为具有多样的纳米结构而具备许多特殊的逡逑光学性能，因此，学习自然界光子晶体结构制备和合成人工光子晶体，模仿生物逡逑的某些特性来实现特定的目的，逐渐成为了仿生学的一个发展方向。逡逑＿＿逡逑＿灥逡逑W懰：逡逑图１－１自然界中的光子晶体结构；（ａ）蛾的翅膀；（ｂ）蝴蝶的蛹；（ｃ）虾的触须；（ｄ）逡逑鸟类的羽毛；（ｅ）多毛虫的腮；（ｆ）多毛虫的刺；（ｇ）甲虫的外壳。逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｖｉｓｕａｌ邋ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｓｏｍｅ邋ａｎｉｍａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｃｏｌｏｕｒｓ邋ｕｎｄｅｒ邋ｗｈｉｔｅ邋ｌｉｇｈｔ，邋（ａ）邋Ｔｈｅ邋ｗｉｎｇ逡逑ｏｆ邋ａ邋Ｕｒａｎｉａ邋ｍｏｔｈ，邋（ｂ）邋Ｔｈｅ邋ｃｈｒｙｓａｌｉｓ邋ｏｆ邋ａｎ邋Ｏｌｅａｎｄｅｒ邋ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ，邋（ｃ）邋Ｔｈｅ邋ａｎｔｅｎｎａ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｅｅｄ－ｓｈｒｉｍｐ，逡逑（ｄ）邋Ｔｈｅ邋ｔａｉｌ邋ｆｅａｔｈｅｒｓ邋ｏｆ邋ａｎ邋Ａｆｒｉｃａｎ邋ｓｔａｒｌｉｎｇ，邋（ｅ）邋Ｔｈｅ邋ｂｒａｎｃｈｉａｌ邋ｆｉｌａｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ａ邋ｐｏｌｙｃｈａｅｔｅ邋ｗｏｒｍ，邋（ｆ）逡逑ｔｈｅ邋ｓｐｉｎｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｏｌｙｃｈａｅｔｅ邋Ａｐｈｒｏｄｉｔａ邋ｓｐ．邋（ｇ）邋Ａ邋Ｐａｃｈｙｒｈｙｎｃｈｕｓ邋ｗｅｅｖｉｌ
１．２．２光子晶体的分类逡逑按照光子晶体的光子禁带在空间中所存在的维数，可以将其分为一维光子逡逑晶体、二维光子晶体和三维光子晶体，（如图１－２所示），从左到右依次为一维，逡逑二维，三维光子晶体。一维光子晶体由不同介电常数的介质交替而成，二维光子逡逑晶体是不同介电常数的介质在二维空间上有序排列而成，同理，本研宄中我们主逡逑要使用的三维光子晶体是在三维空间上有序排布的不同介电常数介质的组合，从逡逑光子带隙的角度，也可以将光子晶体分为完全带隙光子晶体与不完全带隙光子晶逡逑体。逡逑１－Ｄ逦２－Ｄ逦３－Ｄ逡逑ｍｍｍ逡逑ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ｉｎ逦ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ｉｎ逦ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ｉｎ逡逑ｏｎｅ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逦ｔｗｏ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ逦ｔｌｉｒｅｅ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ５逡逑图１－２光子晶体的分类，从左至右依次为一维，，二维，三维光子晶体。逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌｓ．邋Ｏｎｅ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，邋ｔｗｏ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｒｅｅ逡逑ｄｅｍｅｎｓｉｏｎｓ邋ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ａｒｅ邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ｆｒｏｍ邋ｌｅｆｔ邋ｔｏ邋ｒｉｇｈｔ．逡逑１．２．３光子晶体的制备逡逑在本节只讨论模版法制备光子晶体，模版法的大体操作流程为：首先制备粒逡逑径分布均一的蛋白石胶体微球
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ317;TB383.2
本文编号：2656557
【图文】：
许多课题组致力于光子晶体材料的图案化及显示相关的工作［１７＿１９】。逡逑我们在自然界中也会见到光子晶体的身影，由于其周期性结构，在阳光下逡逑会反射特定波段的可见光，在可见光照射下，可以看到丰富的色彩如图１－１［２Ｇ］。逡逑当然不只是绚丽的颜色，光子晶体还因为具有多样的纳米结构而具备许多特殊的逡逑光学性能，因此，学习自然界光子晶体结构制备和合成人工光子晶体，模仿生物逡逑的某些特性来实现特定的目的，逐渐成为了仿生学的一个发展方向。逡逑＿＿逡逑＿灥逡逑W懰：逡逑图１－１自然界中的光子晶体结构；（ａ）蛾的翅膀；（ｂ）蝴蝶的蛹；（ｃ）虾的触须；（ｄ）逡逑鸟类的羽毛；（ｅ）多毛虫的腮；（ｆ）多毛虫的刺；（ｇ）甲虫的外壳。逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｖｉｓｕａｌ邋ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｓｏｍｅ邋ａｎｉｍａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｃｏｌｏｕｒｓ邋ｕｎｄｅｒ邋ｗｈｉｔｅ邋ｌｉｇｈｔ，邋（ａ）邋Ｔｈｅ邋ｗｉｎｇ逡逑ｏｆ邋ａ邋Ｕｒａｎｉａ邋ｍｏｔｈ，邋（ｂ）邋Ｔｈｅ邋ｃｈｒｙｓａｌｉｓ邋ｏｆ邋ａｎ邋Ｏｌｅａｎｄｅｒ邋ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ，邋（ｃ）邋Ｔｈｅ邋ａｎｔｅｎｎａ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｅｅｄ－ｓｈｒｉｍｐ，逡逑（ｄ）邋Ｔｈｅ邋ｔａｉｌ邋ｆｅａｔｈｅｒｓ邋ｏｆ邋ａｎ邋Ａｆｒｉｃａｎ邋ｓｔａｒｌｉｎｇ，邋（ｅ）邋Ｔｈｅ邋ｂｒａｎｃｈｉａｌ邋ｆｉｌａｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ａ邋ｐｏｌｙｃｈａｅｔｅ邋ｗｏｒｍ，邋（ｆ）逡逑ｔｈｅ邋ｓｐｉｎｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｏｌｙｃｈａｅｔｅ邋Ａｐｈｒｏｄｉｔａ邋ｓｐ．邋（ｇ）邋Ａ邋Ｐａｃｈｙｒｈｙｎｃｈｕｓ邋ｗｅｅｖｉｌ
１．２．２光子晶体的分类逡逑按照光子晶体的光子禁带在空间中所存在的维数，可以将其分为一维光子逡逑晶体、二维光子晶体和三维光子晶体，（如图１－２所示），从左到右依次为一维，逡逑二维，三维光子晶体。一维光子晶体由不同介电常数的介质交替而成，二维光子逡逑晶体是不同介电常数的介质在二维空间上有序排列而成，同理，本研宄中我们主逡逑要使用的三维光子晶体是在三维空间上有序排布的不同介电常数介质的组合，从逡逑光子带隙的角度，也可以将光子晶体分为完全带隙光子晶体与不完全带隙光子晶逡逑体。逡逑１－Ｄ逦２－Ｄ逦３－Ｄ逡逑ｍｍｍ逡逑ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ｉｎ逦ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ｉｎ逦ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ｉｎ逡逑ｏｎｅ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逦ｔｗｏ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ逦ｔｌｉｒｅｅ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ５逡逑图１－２光子晶体的分类，从左至右依次为一维，，二维，三维光子晶体。逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌｓ．邋Ｏｎｅ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，邋ｔｗｏ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｒｅｅ逡逑ｄｅｍｅｎｓｉｏｎｓ邋ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ａｒｅ邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ｆｒｏｍ邋ｌｅｆｔ邋ｔｏ邋ｒｉｇｈｔ．逡逑１．２．３光子晶体的制备逡逑在本节只讨论模版法制备光子晶体，模版法的大体操作流程为：首先制备粒逡逑径分布均一的蛋白石胶体微球
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ317;TB383.2
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 仝维捚;高长有;;层层组装微胶囊的制备及其智能响应与物质包埋释放性能[J];高等学校化学学报;2008年07期
2 梁振鹏,王朝阳,孙启龙,童真;LbL层层纳米自组装法制备新型微胶囊[J];化学进展;2004年04期
本文编号：2656557
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