银纳米粒子掺杂向列液晶电控双折射的研究

摘要

液晶是一种应用很广泛的光学材料。近年来有学者研究发现在向列相液晶中掺杂纳米粒子可以改变液晶的一些性质。本论文研究了掺杂银纳米粒子对向列相液晶电光特性的影响。
　　本论文通过掺杂银纳米粒子向列相液晶介电各向异性模型计算出液晶与银纳米粒子复合材料的介电各向异性。计算结果显示，少量掺杂银纳米粒子可以提高液晶材料的介电各向异性。之后，在理论上研究了平行排列的电控双折射（Electrically Controlled Birefringence，简称ECB）液晶盒与垂直排列相畸变（Distortion Arrangement Perpendicular，简称DAP）液晶盒的阈值电压和响应时间。理论结果表明，在这两种液晶分子排布条件下，随着介电各向异性的增大，液晶盒的阈值电压和上升时间都相应减小。在理论上证明了掺杂银纳米粒子可以改善ECB液晶盒与DAP液晶盒的阈值电压和响应时间。
　　然后，通过实验测量了在直流和交流电场作用下ECB液晶盒与DAP液晶盒分别注入掺杂不同浓度银纳米粒子的正型向列相液晶和负型向列相液晶的阈值电压和响应时间。实验结果表明，掺杂银纳米粒子之后，可以改善ECB液晶盒与DAP液晶盒的阈值电压和响应时间，而且浓度越高，改善越好。
　　经过对比直流电场和交流电场作用下掺杂银纳米粒子对液晶盒电光特性改善效果的不同，可以发现在向列相液晶中掺杂银纳米粒子可以提高液晶体系的介电各向异性，这与理论研究结果一致。此外，银纳米粒子的存在还可以减少液晶体系中的离子电荷浓度。在直流电场作用下，这一效果更为明显。然而，用银胶方式将银纳米粒子均匀掺入液晶中会使液晶体系的粘滞系数有所提高。不过，在外加电场和弹性恢复力矩起主要作用的情况下，粘滞系数的变化带来的影响很小。

目录

银纳米粒子掺杂向列液晶电控双折射的研究

STUDY ON ELECTRICALLY CONTRLOOED BIREFRINGENCE OF NEMATIC LIQUID CRYSTALS DOPED WITH SILVER NANOPARTICLES

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1引言

1.2纳米粒子掺杂液晶的研究进展

1.2.1二氧化硅纳米粒子掺杂液晶的研究

1.2.2金属纳米粒子掺杂液晶的表面效应

1.2.3金属纳米粒子掺杂液晶电光特性的研究

1.2.4其它纳米粒子掺杂液晶的电光特性

1.3课题的研究目的和意义

1.4本论文的研究内容

第2章银纳米粒子掺杂向列液晶的电控双折射效应

2.1引言

2.2电控双折射效应的工作原理

2.3掺杂银纳米粒子向列相液晶的介电各向异性模型

2.4电控双折射效应的阈值电压

2.4.1液晶弹性自由能

2.4.2平行排列ECB液晶盒的阈值电压

2.4.3垂直排列DAP液晶盒的阈值电压

2.5电控双折射效应的响应时间

2.6本章小结

第3章银纳米粒子掺杂向列液晶实验样品的制备及光路设计

3.1引言

3.2实验样品制备

3.2.1银纳米粒子的制备

3.2.2掺杂银纳米粒子向列液晶的制备

3.3电控双折射液晶盒的制备

3.4电控双折射实验光路设计

3.5实验阈值电压与响应时间的定义

3.6本章小结

第4章银纳米粒子掺杂向列液晶电控双折射的实验研究

4.1引言

4.2平行排列ECB液晶盒电光特性的实验研究

4.2.1直流电场作用下阈值电压的测量与分析

4.2.2直流电场作用下响应时间的测量与分析

4.2.3交流电场作用下阈值电压的测量与分析

4.2.4交流电场作用下响应时间的测量与分析

4.3垂直排列DAP液晶盒电光特性的实验研究

4.3.1直流电场作用下阈值电压的测量与分析

4.3.2直流电场作用下响应时间的测量与分析

4.3.3交流电场作用下阈值电压的测量与分析

4.3.4交流电场作用下响应时间的测量与分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢