電控聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶光電特性的研究.pdf

1、液晶藍(lán)相態(tài)存在于各向同性相和手性向列相之間一段狹窄的溫度范圍內(nèi)，由扭曲雙螺旋結(jié)構(gòu)和其間的缺陷組成。相對(duì)于傳統(tǒng)的液晶材料，藍(lán)相液晶具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：亞毫秒級(jí)的快速響應(yīng)；分子自組裝三維周期性結(jié)構(gòu)；無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)，藍(lán)相液晶呈現(xiàn)宏觀光學(xué)各向同性。自然狀態(tài)下，藍(lán)相液晶的溫寬只有1~2 K。近些年，一系列改善藍(lán)相液晶熱穩(wěn)定性方法被提出，2002年日本九州大學(xué)Kikuchi研究組提出了聚合物穩(wěn)定法，將將藍(lán)相液晶的溫寬拓寬至60 K，使得藍(lán)相液晶逐漸

2、成為液晶領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)，在場(chǎng)序列顯示、三維光子晶體器件和空間光調(diào)制器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶雖然有著上述優(yōu)點(diǎn)，但是其應(yīng)用仍然面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)：驅(qū)動(dòng)電壓高、熱穩(wěn)定性差、磁滯效應(yīng)、殘留雙折射與暗態(tài)散射等。為了優(yōu)化藍(lán)相液晶材料與器件，獲得高性能的藍(lán)相液晶器件，本文首先研究了母體液晶、手性劑、聚合物單體對(duì)藍(lán)相液晶特性的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了各個(gè)因素對(duì)藍(lán)相液晶的科爾常數(shù)、響應(yīng)時(shí)間等特性的影響，這對(duì)優(yōu)化藍(lán)相液晶材料具有

3、一定的指導(dǎo)意義。研究了基于活性稀釋劑和導(dǎo)電聚合物的多重?fù)诫s對(duì)藍(lán)相液晶的影響，活性稀釋劑可以降低聚合物網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)相液晶雙螺旋之間的界面能，導(dǎo)電聚合物增加內(nèi)部有效電場(chǎng)，從而降低藍(lán)相液晶的驅(qū)動(dòng)電壓。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻雜0.99%的乙烯基吡咯烷酮和0.05%聚苯胺石墨烯時(shí)，藍(lán)相液晶科爾常數(shù)提高了68%，同時(shí)藍(lán)相液晶的磁滯效應(yīng)、響應(yīng)時(shí)間和殘留雙折射仍保持著原有水平。
　　本文提出了電場(chǎng)控制藍(lán)相液晶聚合過(guò)程的方法，藍(lán)相液晶的對(duì)比度和科爾常數(shù)得到了顯著

4、提升。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析了聚合過(guò)程中的電場(chǎng)對(duì)藍(lán)相液晶晶疇的影響，聚合電場(chǎng)誘導(dǎo)均勻晶疇藍(lán)相液晶從而顯著提高藍(lán)相液晶對(duì)比度；聚合電場(chǎng)抵消了部分聚合物網(wǎng)絡(luò)的錨定能，提高了藍(lán)相液晶的科爾常數(shù)；同時(shí)研究了高頻率聚合電場(chǎng)對(duì)藍(lán)相液晶光電特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)在藍(lán)相液晶聚合過(guò)程中施加強(qiáng)度為0.37 V/?m，頻率為500 kHz的聚合電場(chǎng)時(shí)，與傳統(tǒng)無(wú)聚合電場(chǎng)相比，電控聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶的對(duì)比度提高了4.1倍，科爾常數(shù)提高了15%，磁滯減小了10%，同時(shí)對(duì)