含氟二苯乙炔类液晶材料的合成和性质研究

从烷基苄氯和对氟苯甲醛开始,用Ｗｉｔｉｎｇ－Ｈｏｒｎｅｒ反应合成了１,２－二苯乙烯,再加成一分子溴,然后脱去两分子溴化氢,将双键转变成三键,合成了末端为单氟和碳原子数分别为３,４,５,６正构烷基链的４种三环二苯乙炔类化合物。４种化合物分别具有从８５～１０１℃宽的向列相温度范围。     

含氟联苯乙炔类液晶的合成

丁基溴苯和间氟苯硼酸经Suzuki偶联生成4′丁基-3-氟联苯,4′丁基-3-氟联苯在低温下碘代生成3-氟-4-碘-4′-丁基联苯,3-氟-4-碘-4′-丁基联苯与5种取代苯乙炔发生Sonogashira反应生成5种含氟联苯炔类单体液晶。进行了产品结构的标定以及参数的测定,确定了化合物具有较大的光学各向异性(Δn)和较宽的向列相范围。     

含三氟乙氧基的二苯乙炔类液晶的合成和相变研究

设计并合成了4个系列的新型含三氟乙氧基羰基的基芳香环上含氟或不含氟原子取代的二苯乙炔类液晶化合物,其相变行为通过偏光显微镜和差热分析进行了测试和观察,发现目标化合物都呈现很宽的近晶A相,当另一侧的碳氢链较短时,还有较窄的向列相存在,芳香环上引入的氟原子在有利于向列相的同时压缩了近晶相。     

异硫氰基嘧啶乙炔类液晶合成及性能研究

中心环外侧嘧啶环作为液晶分子的极性介晶基团,能有效增大分子的偶极矩和分子间的作用力,提高分子的介电各向异性,降低液晶的驱动电压,也有利于形成近晶相液晶态。本文试图以嘧啶乙炔为中心结构单元,以异硫氰基为端基,设计合成了嘧啶乙炔类异硫氰基液晶化合物(nBTM-NCS)系列共5个化合物;它们都经过IR、~1H-NMR、~(13)C-NMR和MS光谱对其分子结构鉴定,经过差热分析仪(DSC)和偏光显微镜(POM)对其液晶性能进行检测。实验结果表明,所有化合物的分子结构均正确,具有近晶相态,其熔点较高并呈现奇偶效应;其光学各向异性达到0.45左右,介电常数21~24左右,可作为铁电液晶和聚合物分散液晶材料配方组分。     

未端氰基取代含氟二苯乙炔类液晶的合成与相变研究

设计并合成了一类新型末端氰基取代含氟二苯乙炔类液晶。通过偏光显微镜和DSC对其相仿进行了研究。此类化合物仅呈现一个向列相。讨论了积极效应和极性因素对液晶稳定性及相奕温度范围的影响。     

2,3,4-三氟苯乙炔类液晶的合成

以2,3,4-三氟苯胺为原料,经桑德迈尔反应合成出2,3,4-三氟碘苯,2,3,4-三氟碘苯和2-甲基-3-丁炔-2-醇在四(三苯基膦)钯催化下合成4-(2,3,4-三氟苯)-2-甲基-3-丁炔-2-醇。4-(2,3,4-三氟苯)-2-甲基-3-丁炔-2-醇在氢氧化钾作用下生成2,3,4-三氟苯乙炔。2,3,4-三氟苯乙炔与6种碘代苯发生Sonogashira反应,合成出6种2,3,4-三氟二苯乙炔类液晶化合物。进行了产品结构标定以及参数的测定,确定了化合物具有较大的光学各向异性(Δn),较宽的相变温度范围。     

多氟二苯乙炔类负性液晶化合物的合成

以烷基环己基酮、1,2-二氟苯为起始原料(或以2,3-二氟烷基苯为起始原料),采用正丁基锂低温下制得金属锂化试剂,再经过系列反应制得4-烷基环己基-2,3-二氟碘苯(或4-烷基-2,3-二氟碘苯),其与4-乙氧基-2,3-二氟苯乙炔发生Sonogashira偶联反应,合成出了3种2,3,2′,3′-四氟二苯乙炔类液晶化合物.进行了产品的结构标定以及参数测定,确定该类化合物有较大的光学各向异性(Δn)和负值较大的介电各向异性(Δε),并且具有较宽的相变温度范围,可以用于改善液晶材料的响应速度和驱动电压.     

苯并菲类盘状液晶的合成及应用

为了改善扭曲向列相(TN)型液晶显示的视角差的现象,合成了一种具有苯并菲结构的盘状液晶单体,并以该盘状液晶单体为材料制备了简易的光学补偿膜片。以4-氯丁醇乙酸酯、对羟基苯甲酸甲酯和邻苯二甲醚为原料,通过七步反应以较高收率合成了一种具有苯并菲结构的盘状液晶单体。通过核磁共振(NMR)和元素分析(EA)确认了分子结构的正确性;利用偏光显微镜(POM)、预倾角测试仪和示差扫描量热仪(DSC)等对其液晶参数进行测定,并以该苯并菲单体为材料通过基板处理、摩擦配向、涂布等过程制备了光学补偿膜片。实验表明,该苯并菲盘状液晶单体具有负的光学各向异性值(Δn=-0.060 8)、较宽的向列相温宽(54.6~166.4℃),所制得的简易光学补偿膜片具有一定的补偿效果(R_(th)=137nm)。该苯并菲类盘状液晶化合物可以作为光学补偿膜材料使用,且制备方法简单,原料易得,收率较高,易于实现大规模生产。     

二苯乙炔基异硫氰酸酯的合成与液晶性质研究

通过先偶联后还原的方法合成了3种具有氟取代的二苯乙炔基异硫氰酸酯化合物。液晶性质测试表明,这些材料均具有较高的Δn值,且随着分子中π电子共轭长度增加而变大,最大可达0.576。将这些高Δn液晶化合物溶于商品炔类液晶材料,可提高其响应速度;其中苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯对器件响应性能的提升幅度最大。实验结果表明,二苯乙炔基异硫氰酸酯是一种具有高Δn、低旋转黏度的快速液晶材料,在液晶空间光调制器件中具有一定的应用价值。     

(L)乳酸手性衍生物的含氟二苯乙炔液晶的合成

合成了化合物1-[(1-乙基羰基)-乙基]-4-[4-(2,3,5,6-四氟-4-烷氧基苯基)乙炔基]苯基对苯二甲酸酯(n=5,6,7,8).用热台偏光显微镜及差示量热分析法研究该化合物的液晶性,讨论了氟取代基及桥键对液晶性的影响。所有化合物皆显示互变的胆甾相,黏度低双折射较高,化学稳定,可以用于反射型液晶显示器及自适应光学系统。目的物的最后合成采用Sonogashira交叉偶合法。     

液晶红外ECB效应的研究

液晶的红外ECB效应应用广泛，但是目前国内在这一领域的研究没有考虑液晶分子的吸收效应。在考虑液晶红外吸收效应的前提下，以向列相液晶BL－009为例研究了液晶的红外电控双折射效应，得到了入射光波长1300nm和1550nm下液晶双折射随电压变化关系曲线，同时得到了吸收系数随电压变化关系曲线。     

TN型液晶双折射率的简易测量方法

为了实现一种简易的测量TN型液晶双折射率的方法,根据等厚干涉原理设计了一种楔形液晶盒。通过调节入射光的偏振方向而无需调整液晶分子取向实现寻常光（o光）和非寻常光（e光）,成功测量了液晶长轴方向和短轴方向的折射率。结果表明,本方法简单方便,能达到测量的基本要求。     

一种向列液晶双折射率测量的简易方法

为了测量向列相液晶的双折射率,根据等厚干涉原理,设计了一种劈尖测量方法.通过调整劈尖的方向实现了o光(寻常光)和e光(非寻常光)转换,通过观测空气和液晶界面条纹数目之比,分别测定了o光和e光的折射率.结果表明,本方法简单方便,可以避免很多因素对测量结果的影响,误差可控.     

高双折射光子晶体光纤特性分析

建立了基于透明边界条件(TBC)的全矢量迦辽金有限元法(FEM)分析二维光子晶体光纤(PCF)的模型,并对椭圆芯等5种高双折射光子晶体光纤基模的模式双折射、限制损耗及色散特性进行了数值分析和比较.通过减小内包层中沿x方向的空气孔,增大沿y方向的空气孔构成的一种光子晶体光纤的模式双折射在波长1550 nm处高达5.96×10-3,而椭圆芯光子晶体光纤为1.52×10-3.研究表明,可通过增加内包层中两个正交方向上空气孔的尺寸差来获得高双折射;同时还得出内包层中放大的空气孔减小限制损耗,增加色散,而减小空气孔尺寸带来的影响则刚好相反;内包层上空气孔数量越少,色散越平坦.     

高双折射光子晶体光纤的偏振特性研究

基于超格子构造法，采用全矢量模型研究具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤(EHPCF)的偏振特性。研究表明，与相同结构参量的椭圆孔光子晶体光纤相比，具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤具有更大的模式双折射和走离参数。双折射、走离参数与频率的依赖关系与普通保偏光纤存在很大差别。走离参数在低频区出现零走离点，这为在该光纤中既保持高双折射又实现零走离单模运转提供了可能。适量增加中心缺陷孔，包层椭圆孔的椭圆率及面积可以获得高的双折射和大的走离参数。     

液晶可变延迟器的双折射色散研究

为了实现液晶可变延迟器(LCVR)对不同波长入射光相位延迟的精确控制,发挥其在光信息和光学测量领域的应用优势,对其双折射色散特性进行了研究分析。根据折射率椭球理论分析了LCVR对入射光的双折射色散满足柯西色散关系;分别测量了LCVR对532、635、670 nm激光在不同驱动电压值下的延迟量;讨论和分析上述测量结果,求解出LCVR满足的柯西色散经验公式的系数,利用归一化的方式确立了色散定标方法,并用650 nm激光进行了实验验证。实验结果表明,LCVR对不同波长的入射光存在双折射色散;650 nm激光延迟量的实测值与双折射色散定标值偏差不大于0.007λ,定标方法准确可行。     

新型六角点阵光子晶体光纤的高双折射低损耗特性

设计了一种新型六角点阵光子晶体光纤,该光纤在波长1 350～1 800nm范围内呈现高双折射低损耗大负色散。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层边界条件,对其双折射、约束损耗、色散、非线性和模场等特性进行了数值模拟。研究表明,新设计的光纤对模场有很强的约束能力,在波长1 550nm处双折射高达2.08×10-2,模约束损耗接近10-1 dB·km-1,负色散值高达-910ps·km-1·nm-1,模场面积高达2.67μm2,非线性系数仅有0.043m-1·W-1。该光纤将在光纤激光器、光纤放大器、光滤波器和光纤传感系统方面有重要的应用。     

光子晶体液晶光纤的光波导特性

在光子晶体光纤芯区的圆空气柱中填充向列相液晶,用电场控制液晶分子的排列方向,构成了一种光子晶体液晶光纤.用阶跃有效折射率模型研究了电场、工作光波长及光纤结构参数对可调光子晶体液晶光纤的双折射和模式截止特性,并用E7液晶进行了数值计算.结果表明这种光纤的双折射值随电场增大而增大,增大电场和减小光波长可使光纤由单模传输变成多模传输,减小包层中空气孔的相对孔径引起光纤中单模与多模界面向短长波方向移动,包层的相对孔径小于0.14左右时光纤出现无截止单模传输,此值小于没有液晶填充PCF出现无截止单模传输时的包层相对孔径,电场的变化不会对无截止单模传输产生影响.     

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。