光响应蓝相液晶的研究进展

蓝相液晶作为一种新兴的软3D光子材料受到了越来越多的关注与研究,其可以自组装为具有周期性立方晶格的3D光子纳米结构,并且具有优异的光学特性,如无双折射、响应速度快和选择性反射等。刺激响应的3D纳米结构以及在可见光谱中动态控制其光子带隙是蓝相研究中最令人感兴趣的领域之一,特别是其中的光响应蓝相液晶的研究受到了广泛的关注,相较于其他刺激响应型液晶,其具有远程可控性、精确性和瞬时性等优异的特性。本文主要综述了蓝相液晶的发现及其结构特点,并详细介绍了近年来光响应蓝相液晶在国内外的研究进展和应用现状。     

液晶规整化对嵌段共聚物溶液自组装行为的影响

随着纳米科技的深入发展,具有精确可控形貌和结构的聚合物纳米粒子受到了广泛关注,在诸多领域都具有广泛的应用前景。两亲性的嵌段共聚物在选择性溶剂中可以自组装成各种胶束结构,如柱状胶束、囊泡,球形胶束等。尤其在液晶嵌段共聚物体系中,通过引入液晶规整化作用作为其溶液态自组装驱动力,可以制备出不同形貌和尺寸的纳米胶束结构,从而直接决定了其组装体的功能和性能。因此,控制胶束结构的尺寸十分重要。近年来,如何通过简单高效的方法实现对聚合物纳米组装结构尺寸的精确控制,成为了化学和材料科学领域的热点和难点之一。本文综述了近年来液晶嵌段共聚物（liquid crystalline block copolymers, LC BCPs）的溶液态自组装领域的研究进展,主要集中在3个方面,包括对液晶规整化作用驱动自组装的深入理解、精确控制胶束形貌和尺寸的组装方法以及可控多级自组装。     

切变聚合物网络液晶光阀

针对向列型液晶光阀响应速度慢的问题,提出了一种工作在可见光波段的切变聚合物网络液晶光阀(SLCLV).通过测定其电光响应,这种切变聚合物网络液晶(SLC)的响应时间可达几个毫秒,比相同条件下的向列型液晶的响应速度提高了一个数量级,而且对厚度依赖性小.通过理论分析,提出了SLC的工作原理,介绍了工作在可见光波段的反射式电寻址SLCLV的制作过程.器件的制作工艺简单,可靠性高.在可见光-可见光图像转换系统中,测得这种液晶光阀的帧频可达500 Hz,分辨率为81p/mm.如果能进一步提高制作工艺,这种液晶光阀在高速光学信息处理方面有广阔的应用前景.     

响应型液晶材料研究

响应型液晶材料是指既具有液晶特性又能对外场的刺激做出相应尺寸变化的一类材料.目前,光机械效应液晶材料是响应型液晶材料研究的重点.文章对单层、聚合物以及液晶弹性体这三类主要的响应型材料体系进行了介绍和分析,探讨了它们对外界光刺激的尺寸响应及其致动机理,并对响应型材料的应用前景进行了展望.     

偶氮苯聚合物掺杂液晶光栅的研究

将偶氮苯聚合物和向列相液晶以一定比例混合后注入液晶盒,用线性偏振光进行掩膜光照,引发偶氮苯聚合物发生顺反异构,诱导液晶产生光双折射现象,形成偶氮苯聚合物掺杂液晶光栅,样品通过光学显微镜和He-Ne激光器的检测,结果表明该光栅具有清晰的光栅结构,衍射效率高并具有电场可调谐性,更为重要的是驱动电压大幅降低,可与集成电路匹配。

     

嵌段共聚物微相分离微结构的研究

用阴离子聚合法合成了系列嵌段共聚物（block copolymer）的薄膜试样（两嵌段的聚苯乙烯（polystyrene）／聚丁二烯（polybutadiene））,用扫描探针显微镜（SPM）和透射电子显微镜（TEM）观测嵌段共聚物的微相分离微结构。     

基于光配向的主链型液晶聚合物预倾角的控制

液晶的方位角和预倾角的调制广泛应用于各类液晶光子器件的研究。液晶预倾角调控常使用的小分子液晶容易受外场干扰导致液晶预倾角的改变,影响液晶器件稳定性和可靠性。液晶聚合物具有相变温度高、耐热、耐强光、耐机械振动、更加稳定不易受外场干扰等优点,因此液晶聚合物预倾角的可控制备有着重要研究意义。由于液晶单体受液晶与空气界面的锚定能的影响,RM257液晶聚合物的预倾角与液晶层的厚度有关,难以实现预倾角的稳定可控。本研究利用两步法曝光偶氮染料亮黄（BY）薄膜诱导液晶单体RM257倾斜,采用多层旋凃及液晶单体RM257光聚合的方式降低液晶与空气界面锚定能对预倾角的影响,实现RM257主链型液晶聚合物预倾角可控制备。结果表明,采用这一方法制备的液晶聚合物薄膜预倾角可在0°～16°之间连续可调,并具有光热稳定的优点,具备实现液晶光子器件所需的图案化能力。本研究有望为液晶光子与显示器件的制备提供新的材料设计思路。     

液晶光控取向

近年来TFT—LCD从其薄型、轻便、显示档次的提高,已广泛用于便携式个人计算机,直至监视器.其液晶显示模式多半采用TN模式,且多采用摩擦的方法(通常是形成聚酰亚胺等聚合物层后,用人造丝等绒布摩擦)进行液晶取向控制.虽然是采用了摩擦聚合物表面这种原始的方法,但从其工艺简便、可靠性高这一角度来讲,摩擦工艺正在逐步确立.     

光驱动液晶聚合物振动器研究进展

光响应液晶聚合物在光化学（如偶氮苯）或者光热（如氧化石墨烯）作用下发生有序-无序转变,进而产生宏观形变,是一类被广泛研究的智能材料。目前光驱动液晶聚合物振动器的实现主要有两种途径：一是紫外或者可见光连续照射时,偶氮苯液晶聚合物的力学特性发生非线性变化,驱动器呈现无规振动;二是通过构筑非平衡系统,利用驱动器运动过程中的自遮挡效应,在光源连续照射下自发地产生周期性、连续性运动,可用于光学信号调制、移动机器人、能量转换、轧机、马达等。本文综述了光驱动液晶聚合物振动器领域的研究进展,详细介绍了其设计原理、运动机理以及应用领域,对未来的发展趋势做出了展望。     

偶氮侧链液晶聚合物薄膜中基于光致双折射效应长久光存储的机理探讨

本文比较了连续矾酸钇锐频激光（输出波长532nm）,脉冲Nd:YAG倍频激光（输出波长532nm、脉宽8ns、重复频率10Hz）作用下,偶氮侧链液晶聚合物薄膜的光致双折射效应和光记录特性。根据实验结果和数值模拟情况^[8],引入温度效应,提出分子团积和主链链段取向效应,给出了基于光致双折射效应长久光信息记录的解释。     

偶氮侧链聚合物液晶薄膜光致双折射及其光存储实验

本文实验研究了偶氮侧链聚合物液晶薄膜（P-CN）的光致双折射和光存储性质。在连续 532nm激光作用下,该液晶薄膜（P-CN）表现出显著的光致双折射（△n～10-2）。基于光致双折射效应,实验中获得了长久的、高对比度的光信息记录。     

紫外光照下偶氮香蕉型液晶的光吸收特性研究

借助紫外可见光谱仪观测和电子结构计算,研究了紫外光照对偶氮香蕉型液晶电子结构和光吸收特性的影响。吸收光谱显示：这种液晶的两个光学吸收峰分别位于360nm和275 nm。电子结构计算表明：这两个光学吸收主要来自于液晶中含偶氮官能团的电子跃迁。结果表明：36５nm光子可将液晶中的氮氮双键打断,从而导致其在360nm处的吸收迅速降低,同时使275 nm处的吸收相应增加。     

液晶盒表面取向排列对光敏混合液晶全光开关性能的影响

利用混合液晶,实验研究了间隔厚度为125μm的向列相液晶(NLC)盒的无定向排列、平行排列和扭曲排列3种表面取向 排列方式对全光开关性能影响。全光开关采用光 敏混合液晶(15% BMAB,85% NLCs)注入NLC盒制作而成。实验结果表明,无定向排列NLC盒 和扭曲排列NLC盒都可实现全光开关效应;扭曲排列NLC盒的表面取向作用不仅可以提 高全光开关的稳定性和重复 性,还可以提高全光开关的调制深度和响应速度;相对无定向排列NLC盒,扭曲排列NLC盒 制作的全光开 关的稳定性和上升响应速度分别提高了1倍,调制深度提高了4.8dB 。实验验证了NLC盒的表面取 向作用可提高全光开关性能,对提高结合光敏液晶和光纤制作光控全光纤器件的性能有重要 指导意义。