基于液晶的功能光學(xué)材料的制備研究.pdf

1、液晶是介于品態(tài)和液態(tài)之間的一種具有熱力學(xué)穩(wěn)定相態(tài)的獨(dú)特物質(zhì)。它既具有品態(tài)的各向異性，保留著一定的品態(tài)物質(zhì)分子的有序排列，又具有液態(tài)的流動(dòng)性和一定的枯度。由于液晶分子介電常數(shù)的各向異性，液晶表現(xiàn)出明顯的光學(xué)各向異性。同時(shí)，液晶分子的取向可以通過外場(chǎng)(電，光等)進(jìn)行調(diào)控，因此液晶在光學(xué)器件的發(fā)展過程中扮演了重要的角色，應(yīng)用非常廣泛。本文研究了液晶與光子晶體、納米纖維等的耦合，在此基礎(chǔ)上制備了幾種新型可調(diào)制光學(xué)器件，詳細(xì)討論了其光學(xué)特性。主要

2、的研究?jī)?nèi)容如下： 1)合成了具有光學(xué)活性的小分子偶氮液晶BMAB與側(cè)鏈偶氮液晶聚合物PA6AB2。通過不同反應(yīng)條件的比較，對(duì)產(chǎn)品的合成路線進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)于小分子偶氮液晶BMAB的合成，通過改進(jìn)簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作，縮短了反應(yīng)周期。對(duì)于側(cè)鏈偶氮液晶聚合物PA6AB2的合成，提高了中間體的產(chǎn)率。 2)利用小分子偶氮液晶BMAB制備了一種新的光敏性聚合物分散液晶(PDLC)薄膜，其開關(guān)狀態(tài)能通過光照進(jìn)行控制。在此基礎(chǔ)上，基于光敏PD

3、LC膜、膠體品體和全反射鏡面，本文構(gòu)建了一種新型可調(diào)制光子器件。其光子禁帶在可見-紫外光的照射下，能實(shí)現(xiàn)波峰-波谷的可逆翻轉(zhuǎn)，拓寬了光子器件的調(diào)制模式。在選波、顯示領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。由于小分子液晶在各向同性時(shí)是亞穩(wěn)相態(tài)，所以此光子器件禁帶的可逆翻轉(zhuǎn)是單穩(wěn)態(tài)的過程。本文進(jìn)一步利用偶氮液晶聚合物代替聚合物分散液晶薄膜，利用摩擦機(jī)理對(duì)液晶聚合物分子取向，實(shí)現(xiàn)了光子器件禁帶的雙穩(wěn)態(tài)的可逆翻轉(zhuǎn)。 3)基于定向靜電紡絲技術(shù)制備得劍了高

4、取向性納米纖維薄膜，利用定向納米纖維對(duì)液晶分子取向的誘導(dǎo)，構(gòu)建了一種新型可調(diào)制散射型偏振片。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，填充有混合液晶(5CB-BMAB)的定向PMMA纖維薄膜在500nm-700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，表現(xiàn)出明顯的偏光特性。在此基礎(chǔ)上，本文利用光敏混合液晶從各向異性(nematic phase)到各向同性(isotropicphase)的光致相變，調(diào)節(jié)液晶與纖維折射率的匹配程度，實(shí)現(xiàn)了纖維薄膜偏光特性的光控切換。在光控開關(guān)等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)

5、用前景。研究表明，填充液晶的定向纖維薄膜的偏光特性與折射率、纖維直徑、膜厚等因素有關(guān)，本文通過實(shí)驗(yàn)探討了這些因素對(duì)定向纖維薄膜偏光特性的影響，優(yōu)化了器件參數(shù)，為進(jìn)一步的應(yīng)用開發(fā)打下了基礎(chǔ)。 4)膽甾相液品具有螺旋狀結(jié)構(gòu)，是一類一維光子晶體，具有優(yōu)良的光學(xué)特性。其禁帶通常隨著溫度的升高而藍(lán)移。本文首先利用向列液晶5CB和膽甾醇碳酸脂制備了膽甾相液晶，其優(yōu)點(diǎn)是液晶溫度區(qū)間較低，在室溫附近，便于操作與應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，利用膽甾相液品和