聚合物-液晶復(fù)合材料的制備、特性及應(yīng)用研究.pdf

1、聚合物聚合物液晶液晶復(fù)合材料復(fù)合材料的制備、制備、特性特性及應(yīng)用應(yīng)用研究研究TheStudyOnPreparationPropertiesApplicationofPolymerLiquidCrystalComposites學(xué)科專(zhuān)業(yè)：光學(xué)研究生：陳琳指導(dǎo)教師：戴海濤副教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一五年五月摘要隨著聚合物材料的發(fā)展，聚合物和液晶兩者相結(jié)合制備出的聚合物液晶器件，由于其特殊的光學(xué)特性，已經(jīng)引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。聚合物分散液晶(

2、PDLC)制備工藝簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間快、能實(shí)現(xiàn)大面積生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，不僅在顯示領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，在化學(xué)、生物、醫(yī)藥、光電子等方面也有廣泛的應(yīng)用前景。但是由于驅(qū)動(dòng)電壓高等問(wèn)題，PDLC器件的性能還不能達(dá)到目前技術(shù)和實(shí)用的要求，仍需進(jìn)行大力研究。為了解決PDLC器件存在的問(wèn)題，聚合物液晶聚合片(POLICRYPS)器件誕生，它是一種由一系列聚合物片狀結(jié)構(gòu)和純的液晶條交替排列構(gòu)成的新型器件。目前，制備聚合物液晶器件的方法有很多種，其中光聚合誘導(dǎo)相分

3、離法制備出的器件具有液晶微滴形態(tài)規(guī)整性好、粒徑分布均勻、操作簡(jiǎn)單和重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛的應(yīng)用。本論文主要采用NOA65和E7液晶混和制備PDLC預(yù)聚物溶液，通過(guò)紫外光誘導(dǎo)相分離法制備不同體系的PDLC器件。通過(guò)掃描電鏡(SEM)觀察PDLC器件的形貌，并研究外加電場(chǎng)下器件的電光特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，綜合閾值電壓和響應(yīng)時(shí)間特性，液晶:聚合物=1:1的體系表現(xiàn)出最佳性能。為了改善PDLC器件的閾值電壓和響應(yīng)特性，在PDLC中摻雜不同尺寸

4、的銀納米粒子，并系統(tǒng)研究了納米銀粒子摻雜PDLC器件的性能。納米銀粒子具有局域表面等離共振效應(yīng)，通過(guò)相分離過(guò)程可部分地改善PDLC器件的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示摻雜20nm的Ag粒子可有效降低PDLC器件的閾值電壓，而50nm的Ag粒子摻雜對(duì)提升PDLC器件的響應(yīng)時(shí)間最為有效。進(jìn)一步，基于無(wú)模版光刻技術(shù)制備二維液晶微滴陣列(LCDA)，在20微米的液晶盒中，通過(guò)可見(jiàn)光誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了液晶微滴和聚合物矩陣的完全相分離，形成了大規(guī)模的液晶微滴陣列，其直

5、徑達(dá)到了89微米。探索實(shí)現(xiàn)完全相分離的最佳條件，包括曝光時(shí)間、曝光光強(qiáng)、膜厚度等。對(duì)在最優(yōu)化條件下制備出的LCDA器件，通過(guò)偏光顯微鏡(POM)表征器件在不同電壓下的形貌，并通過(guò)CCD記錄LCDA在不同外加電場(chǎng)作用下的聚焦特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化的器件閾值電壓為4V，當(dāng)外加電壓大于器件的閾值電壓時(shí)，觀察到偏振無(wú)依賴(lài)的聚焦效應(yīng)，無(wú)模板光刻技術(shù)制備的LCDA在微透鏡陣列中有潛在的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：聚合物分散液晶；納米銀粒子；局域表面