熱響應(yīng)型光子晶體-液晶復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用.pdf

1、光子晶體是由不同介電常數(shù)的介質(zhì)周期性排列產(chǎn)生的有序結(jié)構(gòu)。利用光子晶體折光指數(shù)的周期性變化，可以調(diào)控一定波長(zhǎng)光的禁阻。近年來(lái)，研究者們將光子晶體與液晶材料、鐵電材料、鐵磁材料、半導(dǎo)體和凝膠復(fù)合，獲得了一系列響應(yīng)外界光、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、機(jī)械力等刺激的功能型光子晶體。光子晶體的工業(yè)化應(yīng)用也在逐步推進(jìn)。例如蘋果等大型跨國(guó)企業(yè)，也逐步將光子晶體產(chǎn)業(yè)化推向應(yīng)用。
　　本論文研究將光子晶體與液晶復(fù)合，利用偏光顯微鏡觀察光子晶體/液晶復(fù)合材料中

2、液晶形態(tài)，利用DSC研究光子晶體/液晶熱力學(xué)性質(zhì)，利用光纖光譜儀觀察光子晶體/液晶復(fù)合材料的光學(xué)性質(zhì)與熱形變機(jī)制，利用掃描電鏡觀察光子晶體/液晶復(fù)合材料微觀形貌。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)利用改進(jìn)的St(o)ber法制備了粒徑均一的二氧化硅微球。將粒徑均一的二氧化硅微球通過(guò)垂直沉降自組裝形成光子晶體。研究所得到的二氧化硅微球粒徑分布，以及所制備光子晶體的角度依賴性與光學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:我們通過(guò)改進(jìn)的St(o)ber法制備的

3、二氧化硅微球?yàn)閱畏稚Ⅲw系。通過(guò)調(diào)節(jié)氨水濃度，制備出了一系列不同粒徑的二氧化硅微球，并組裝得到不同顏色的光子晶體。所得到的光子晶體反射強(qiáng)度高，排列有序、規(guī)整。
　　(2)將光子晶體模板與液晶復(fù)合設(shè)計(jì)制備了熱致光子晶體/液晶復(fù)合材料，并研究了其在熱致驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用。選擇并混配可聚合液晶單體，將可聚合液晶組合物填充入液晶盒，通過(guò)光固化得到光子晶體/液晶復(fù)合薄膜。研究所得到光子晶體/液晶復(fù)合材料在溫度變化下的可逆形變行為。溫度上升，光子晶體

4、/液晶復(fù)合材料向一側(cè)彎曲;溫度下降，彎曲的光子晶體/液晶復(fù)合材料逐漸舒展。
　　(3)設(shè)計(jì)制備了反蛋白石光子晶體/液晶復(fù)合材料，并研究了其在溫度敏感材料的應(yīng)用。利用二氧化硅光子晶體模板，將可聚合單體填充并光固化后，得到聚合物/光子晶體復(fù)合材料。通過(guò)選擇性蝕刻光子晶體/聚合物復(fù)合薄膜，得到局部反蛋白石薄膜。選擇合適的溫度敏感液晶并將其填充入反蛋白石空隙后，封裝并固化，得到反蛋白石結(jié)構(gòu)溫度感應(yīng)材料。在特定溫度范圍內(nèi)，溫度變化時(shí)，材料對(duì)