光热双控液晶物理凝胶的制备、性能研究及应用初探

摘要

本文合成了手性、非手性偶氮苯液晶化合物(Azo-CC，Azo-ACC)并将其作为光响应剂掺杂至基体液晶5CB中制得复配体系，同时创新性地将树枝状大分子作为凝胶因子加入此复配体系制备得液晶物理凝胶。观察了偶氮苯液晶化合物及其复配体系的热性能与液晶性能，研究了偶氮苯光响应剂对液晶物理凝胶的凝胶性能、光响应性能的影响，并初步探索了其在光散射显示领域中的应用。论文的主要研究内容包括以下几个部分:
　　(1)合成了手性、非手性偶氮苯液晶化合物(Azo-CC，Azo-ACC)，并将其作为光响应剂掺杂至基体液晶5CB制得复配体系。通过研究手性及非手性液晶基元及复配体系的热性能与液晶性能，发现由于光响应剂中手性结构的存在，不仅会诱导自身液晶分子发生再取向，当其作为掺杂剂加入至基体液晶中也会诱导整个液晶体系分子指向矢沿螺旋轴作扭曲排列。
　　(2)将4，4-2乙氧基偶氮苯液晶化合物掺杂至基体液晶5CB中，并在此体系中加入POSS核树枝状凝胶因子(POSS-G1-BOC)制备得到液晶物理凝胶。通过研究不同偶氮苯光响应剂、凝胶因子浓度对液晶物理凝胶的溶胶-凝胶行为、凝胶强度以及干凝胶的表面形貌的影响，结果发现不同光响应剂对体系的凝胶性能影响不大，基本具有相似的变化规律。当凝胶因子的含量低至0.1 wt％时，便能使液晶复配体系形成凝胶。且当凝胶因子浓度仅为0.5wt％时，体系溶胶-凝胶温度可达到110℃左右，说明体系具有良好的热稳定性。同时体系的应变扫描图显示G'和G”的交点在10％的形变处相交，说明其具有良好的抗形变能力，可作为一种具有独立形状的液晶材料应用。在干凝胶的表面SEM图中发现其特有的“丝瓜络”结构将液晶分子分隔为无数个小畴区，这为体系具有更快的响应性能提供可能性依据。
　　(3)通过对不同光响应剂液晶物理凝胶的光响应性能、透光性能以及在紫外-蓝光反复照射下的抗疲劳性能的研究，发现手性液晶物理凝胶相较于非手性体系具有更快的光响应性能，并且能够在更短时间能达到透光率的平衡状态。不同偶氮苯光响应剂液晶物理凝胶都具有良好的抗疲劳性能，可实现反复使用。
　　(4)通过对液晶物理凝胶的凝胶性能及紫外光响应性能研究发现体系可在光、热条件下实现散射-透射状态的转变，该种特性使其可应用于光散射显示屏领域。为进一步提高显示屏的图像对比度，利用油性荧光染料掺杂至体系制备得到荧光光散射显示屏，并对其荧光性能进行表征。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 液晶

1．1．1 光致变色液晶

1．1．2 偶氮苯类光致变色液晶材料

1．3 液晶凝胶概述

1．3．1 液晶化学凝胶

1．3．2 液晶化学凝胶的性能

1．3．2 液晶物理凝胶

1．4 本论文的立题根据、研究内容及意义

1．4．1 本论文的立题根据

1．4．2 本论文的研究内容及创新点

1．4．3 本论文的意义

第二章 手性、非手性偶氮苯液晶化合物及其复配体系性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 表征测试仪器

2．2．3 手性偶氮苯化合物(Azo-CC)的合成

2．2．4 非手性偶氮苯化合物(Azo-ACC)的合成

2．3 结果与讨论

2．3．1 手性、非手性偶氮苯化合物及其复配体系的结晶行为

2．3．2 手性偶氮苯化合物液晶基元液晶性表征

2．3．3 非手性偶氮苯化合物液晶基元液晶性表征

2．3．4 手性偶氮苯化合物复配体系液晶性能表征

2．3．5 非手性偶氮苯化合物复配体系液晶性能表征

2．4 本章小结

第三章 光响应剂对液晶物理凝胶的凝胶性能影响的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 表征测试仪器

3．2．3 树枝状凝胶因子POSS-G1-BOC的合成

3．2．4 液晶物理凝胶的制备

3．2．5 液晶物理凝胶干凝胶表观形貌SEM表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同光响应剂液晶物理凝胶的凝胶行为研究

3．3．2 不同光响应剂液晶物理凝胶的凝胶强度研究

3．3．3 液晶物理凝胶的表面形貌

3．4 本章小结

第四章 光响应剂对液晶物理凝胶的光响应性能影响的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 表征测试仪器

4．3 结果与讨论

4．3．1 不同光响应剂液晶物理凝胶的光响应性能研究

4．3．2 不同光响应剂液晶物理凝胶的透光率研究

4．3．3 不同光响应剂的液晶物理凝胶的抗疲劳性研究

4．4 本章小结

第五章 液晶物理凝胶在光散射显示屏中的应用

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验原料

5．2．2 表征测试仪器

5．3 结果与讨论

5．3．1 偶氮苯化合物(Azo)液晶物理凝胶的在弱光驱动的光散射显示屏中的应用

5．3．2 偶氮苯化合物(Azo)液晶物理凝胶在荧光光散射显示屏中的应用

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文