光/热响应型胆甾相液晶复合材料的制备及其性能研究
发布时间：2020-12-22 22:23
液晶作为一种介晶态软物质,通过控制其分子排列所展现出的光学各向异性在光子功能器件应用上拥有巨大的潜力,这一领域已经成为近年来的研究热点之一。通过巧妙的结构设计,光/热响应性的液晶复合材料具有远程非直接接触和适应环境变化等性能调控优点,在信息储存、光通讯、生物传感、集成光路等领域表现出良好的应用前景。本论文致力于开发具有光/热响应特性的胆甾相液晶复合材料,着眼于探究光/热响应型胆甾相液晶复合材料在不同条件下的动力演变行为,在材料设计、合成、制备以及性能表征上做出实践性探索。主要研究内容如下:（1）设计合成了一系列具有不同转子结构的手性螺烯分子（OA）,分别在有机溶剂和母体液晶中使用过渡态理论的Erying公式对其进行化学动力学分析。研究结果表明:具有棒状分子修饰的手性OA在液晶介质中与棒状液晶分子体现出更强的分子间相互作用,导致分子异构化过程呈现更强的熵增效应,使其化学动力学性能在不同介质中具有较大的差异,这对手性OA的结构设计与性能表征具有重要意义。（2）制备了手性OA/手性化合物/小分子向列相液晶的光响应胆甾相液晶（ChLC）复合体系,通过紫外光辐照和热处理,实现了在光辐照稳定态下的...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）晶体，（ｂ）液晶及（ｃ）各向同性液体的分子排列??
各向同性的液体和完全有序的晶体之间的一种中间态，简单来说是一种取向??有序的流体，它既有液体的流动性，又有晶体的双折射等各向异性的特征，??如图２－１。液晶研宄的始端可以追溯到十八世纪中期，由奥地利植物学家??Ｒｅｉｎｉｔｚｅｒ?Ｆ．胆甾醇苯甲酸酯晶体的熔融过程中观察所得。稍后德国物理学家??Ｌｅｈｍａｎｎ?０．根据ＲｅｉｎｉｔｚｅｒＦ？提供的线索，用偏光显微镜（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?Ｏｐｔｉｃａｌ??Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，?ＰＯＭ）观察了这些胆甾类化合物，发现这些乳白浑浊液体具有??晶体特征的双折射现象，并命名为液晶??爾著Ｉ??图２－１?（ａ）晶体，（ｂ）液晶及（ｃ）各向同性液体的分子排列??液晶是由棒状分子、盘形分子等不具有球对称性的分子组成的部分有序??的物质。它既不同于分子排列完全混乱的各向同性液体，也有别于分子排列??完全有序的晶体。这种介于晶体与液体之间的分子排列以及分子本身的特殊??形状与性质，导致液晶呈现出介于液体与晶体，甚至远为复杂的特性。一方??面，液晶具有流体的流动特性；另一方面，液晶又呈现出晶体固有的空间各??向异性
倾向于平行排列。在手性基元的诱导下，层与层之间的分子指向矢ｎ会围绕??层面的法线方向进行一定方位角的转动并不断重复呈现螺旋结构，其中螺距??（Ｐｉｔｃｈ，?ｐ）为液晶分子进行３６０°旋转经过的距离（图２－３ｂ）【９］。??１?撖亀厶在零Ｌ??Ｖｍｔ?＼＼?＾??图２－３?（ａ）向列相液晶和（ｂ）胆甾相液晶的分子排列方式示意图??２．１．２液晶的光学织构??液晶作为光学上的各向异性物质，其光学特性十分明显，而液晶织构则??是液晶体结构在正交Ｐ０Ｍ下所观察到的光学表现。不同的织构和不同的液??晶态类型有一定的对应关系，但往往同一液晶态类型的物质，因其结构不同，??引起的缺陷的形式不同，呈现的织构也不同，而同一种织构也可出现在不同??的液晶态类型中。所以，研宄液晶织构是判断液晶态存在和液晶类型的一种??非常重要的手段［１（）］。??（１）
本文编号：2932539
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）晶体，（ｂ）液晶及（ｃ）各向同性液体的分子排列??
各向同性的液体和完全有序的晶体之间的一种中间态，简单来说是一种取向??有序的流体，它既有液体的流动性，又有晶体的双折射等各向异性的特征，??如图２－１。液晶研宄的始端可以追溯到十八世纪中期，由奥地利植物学家??Ｒｅｉｎｉｔｚｅｒ?Ｆ．胆甾醇苯甲酸酯晶体的熔融过程中观察所得。稍后德国物理学家??Ｌｅｈｍａｎｎ?０．根据ＲｅｉｎｉｔｚｅｒＦ？提供的线索，用偏光显微镜（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?Ｏｐｔｉｃａｌ??Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，?ＰＯＭ）观察了这些胆甾类化合物，发现这些乳白浑浊液体具有??晶体特征的双折射现象，并命名为液晶??爾著Ｉ??图２－１?（ａ）晶体，（ｂ）液晶及（ｃ）各向同性液体的分子排列??液晶是由棒状分子、盘形分子等不具有球对称性的分子组成的部分有序??的物质。它既不同于分子排列完全混乱的各向同性液体，也有别于分子排列??完全有序的晶体。这种介于晶体与液体之间的分子排列以及分子本身的特殊??形状与性质，导致液晶呈现出介于液体与晶体，甚至远为复杂的特性。一方??面，液晶具有流体的流动特性；另一方面，液晶又呈现出晶体固有的空间各??向异性
倾向于平行排列。在手性基元的诱导下，层与层之间的分子指向矢ｎ会围绕??层面的法线方向进行一定方位角的转动并不断重复呈现螺旋结构，其中螺距??（Ｐｉｔｃｈ，?ｐ）为液晶分子进行３６０°旋转经过的距离（图２－３ｂ）【９］。??１?撖亀厶在零Ｌ??Ｖｍｔ?＼＼?＾??图２－３?（ａ）向列相液晶和（ｂ）胆甾相液晶的分子排列方式示意图??２．１．２液晶的光学织构??液晶作为光学上的各向异性物质，其光学特性十分明显，而液晶织构则??是液晶体结构在正交Ｐ０Ｍ下所观察到的光学表现。不同的织构和不同的液??晶态类型有一定的对应关系，但往往同一液晶态类型的物质，因其结构不同，??引起的缺陷的形式不同，呈现的织构也不同，而同一种织构也可出现在不同??的液晶态类型中。所以，研宄液晶织构是判断液晶态存在和液晶类型的一种??非常重要的手段［１（）］。??（１）
本文编号：2932539
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