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功能性液晶的设计合成及性能研究

赵玉真  
【摘要】:节能减排、发展低碳绿色经济对国家能源安全、应对全球气候变化具有重要意义。由于功能性液晶材料能够在电、热等环境刺激下改变自身的相态结构、取向等,具有良好的控光性能与协同效应,是一种在节能领域极具发展潜力的智能与可控材料。其中胆甾相液晶由于其特有的选择性反射在显示、光子晶体和激光领域具有潜在的应用价值。而另一类液晶分子-弯曲形液晶分子由于其分子的极性排列导致超分子手性行为,所呈现的铁磁性,铁电性和反铁电性在光电领域取得广泛的关注。另外,高双折射率液晶材料由于其特有的光学特性,在激光定向器、空间光调制解调器和定向反射等显示器件中有很重要的应用。虽然上述三类液晶材料的应用非常广泛,但是在某些方面的不足还是限制了其发展。因此,如何制备出新型的高质量功能性液晶材料成为一个重大的课题。基于此,本文针对上述三类液晶展开了更进一步的研究,具体内容如下:(1)将光响应性胆甾相液晶与洗出灌入法相结合,制备了联萘基偶氮类光响应性单层双反射带胆甾相液晶薄膜,通过对其研究可以得出,所合成的联萘基偶氮手性化合物在SLC1717混晶中具有较好的溶解性和较大的螺旋扭曲力,在制备的薄膜所具有的两个反射带中有一个反射带具有光可调控性,可以在紫外光照射下发生移动,并且当两个反射带的手性相反时,随着紫外光的照射,两个反射带重合时会出现全反射效果。(2)利用点击化学中的[3+2]成环反应,设计并合成了两个系列的以三唑基团为弯曲中心的新型液晶分子,通过测试得出,所制备的三唑弯曲形液晶化合物具有很好的热稳定性和较高的熔点以及清亮点,液晶相温域很宽,可达100oC以上。不同的末端取代基团,对所合成的三唑类弯曲形液晶分子的液晶性能产生很大的影响,末端基团为三氟甲基和烷基时,所合成的液晶分子呈现近晶相,末端基团为氰基,侧基为氟取代时,呈现向列相。(3)设计并合成了两个系列的炔类高双折射率液晶分子,通过主客体掺杂并运用外推法测定液晶材料的双折射率值,所合成的液晶分子均具有较高的双折射率值,其中萘乙炔类高双折射率液晶分子掺杂到胆甾相液晶中,体现出很好的选择性反射性能,与离子液晶混合后,电致变色效果显著。将联炔类高双折射率液晶分子用于聚合物分散液晶中,掺杂量在5%以内时,随着聚合物含量的升高,可以很好的降低阈值电压和饱和电压,提高了聚合物分散液晶的的光电性能。


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