蓝相液晶光子晶体薄膜的制备及应用研究

发布时间：2021-08-28 07:31

　　蓝相液晶是一种三维自组装结构,由向列相液晶分子和手性液晶分子周期排列而成,可以被看成是一种三维的光子晶体。由于液晶分子的“软物质”特性,蓝相液晶很容易实现对温度、电、光等外界刺激的响应,因此,蓝相液晶在智能器件、显示、传感等领域具有诸多潜在的应用。然而蓝相液晶也存在许多限制:蓝相液晶大多数都保存在液晶盒中,液晶盒在一定程度上限制了蓝相液晶的应用;蓝相液晶通常自组装成多畴结构,反射率较低。针对蓝相液晶材料的缺点,本论文主要从制备蓝相液晶光子晶体薄膜出发,致力于开发结构稳定、高反射率的蓝相液晶光子晶体材料,制备具有形状记忆功能的蓝相液晶薄膜和喷墨打印多色图案的蓝相液晶智能涂层,主要研究内容如下:（1）提出了大畴域蓝相液晶光子晶体薄膜的制备方法。这种大畴域的蓝相结构具有较高的反射率,并且能在光聚合后保持结构不变,能够实现自支撑,摆脱了液晶盒的玻璃基板对蓝相液晶的限制。所制备的蓝相液晶光子晶体薄膜可以通过透射电子显微镜表征其微观结构,这为进一步研究蓝相液晶材料提供了方法和思路。通过在蓝相液晶光子晶体薄膜中掺杂适当的染料分子,首次实现了基于蓝相液晶的双波长激光。（2）制备了具有形状记忆功能的蓝相... 

【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

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【学位级别】：博士

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图２－１胆甾醇苯甲酸酯的分子结构式??

?北京科技大学博士学位论文???于层面或与层面成倾斜排列（如图２－２ａ，?２－２ｂ所示），但分子中心在层内无序，??分子可以在层内前后、左右滑动，但不能在上下层间移动，从而有流动性，??但粘度很大。近晶相液晶分子排列之规整性接近晶体，具有二维有序性，是??所有的液晶中最接近晶体结构的液晶相态，经常出现在较低温度区域内。根??据层内分子排列有序度的高低，又可分为近晶Ａ?（ＳｍＡ）相、近晶Ｂ?（ＳｍＢ）??相、近晶Ｃ?（ＳｍＣ）相、近晶Ｅ?（ＳｍＥ）相等多种形态。??ａ?ｍ?ｍ??ｉｍ??图２－２液晶分子排列示意图：（ａ）近晶Ａ相；（ｂ）近晶Ｃ相；（ｃ）向列相??Ｂ．向列相液晶（Ｎｅｍａｔｉｃ?Ｌｉｑｕｉｄ?Ｃｒｙｓｔａｌ）??向列相液晶（如图２－２ｃ所示）是由长径比很大的棒状分子所组成，分子??刚性部分之间基本相互平行排列，但是其质心位置无序，没有长程有序性。??具有类似于普通液体的流动性，分子不排列成层，它能上下、左右、前后滑??动，只在分子长轴方向上保持互相平行或近似平行，分子间相互作用微弱，??属范德华引力。因此，在外力作用下可以非常容易地沿此方向流动，是三种??液晶中间相中流动性最好的一种。分子长轴互相平行的自发取向过程使液晶??表现出高度的双折射性，即向列相液晶又分为经典向列相和群聚向??列相。此类型液晶的粘度小，应答速度快，是最早被应用的液晶，普遍使用??于液晶电视、笔记本电脑以及各类型显示元件上。??Ｃ．胆甾相液晶（Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ?Ｌｉｑｕｉｄ?Ｃｒｙｓｔａｌ）??胆甾相液晶分子基本呈扁平形状，依靠分子端基的相互作用彼此平行排??列成层状结构，在每个平面层内分子长轴平行排列，与向列相液晶

?蓝相液晶光子晶体薄膜的制备及应用研宄???晶或非液晶手性化合物，能将胆留相转变为向列相，反之，在向列相液晶中??加入旋光性物质，会形成胆留相，含不对称中心的手性向列液晶亦呈现胆甾??相，这些都说明胆甾相和向列相结构的紧密联系。胆甾相液晶具有圆偏振光??的选择性反射、旋光性以及圆二色性等光学特性。??ｐ??图２－３胆甾相液晶的分子排列示意图??（６）其他分类。根据液晶分子结构的形状，又可以把液晶分为棒状液晶、??盘状液晶、碗状液晶和香蕉形液晶等。??２．１．３蓝相液晶??液晶的蓝相态是一种存在于各向同性态与胆留相之间的特殊相态，如果??我们将蓝相液晶材料先加热至各向同性态，再缓慢降温，那么在降温过程中??的一个很窄的温度范围内，在各向同性与胆甾相之间会观察到一个颜色各异、??多畴碎片的组织结构相貌，这便是液晶蓝相态，图２－４为蓝相在偏光显微镜??下看到的织构。蓝相液晶之所以被定义成蓝而不是其他颜色，只是由于在最??初发现这种相态时观察到反射光颜色为蓝色，所以这个称呼便被一直沿用下??来［７］。其实在偏光显微镜下观察蓝相液晶会有多种颜色的反射光，这与其本??身的分子排列结构有关。??．Ｓｉ??图２－４蓝相的偏光织构??－６?－??


本文编号：3368091