特殊液晶光学材料——扭曲-弯曲向列相液晶及应用

扭曲-弯曲向列相是一种手性向列相,具有纳米级螺距的倾斜螺旋结构。由于其负弯曲弹性常数、纳米级螺距以及非手性分子形成手性结构等性质,引起了世界各地科研工作者的广泛关注。本文回顾了扭曲-弯曲向列相研究的发展历程,重点介绍了对扭曲-弯曲向列相的特征、性能、分子运动、分子基团的研究,阐述了扭曲-弯曲向列相在外场作用下微观结构的变化以及对扭曲-弯曲向列相的理论及模拟研究的发展现状,并探讨了扭曲-弯曲向列相液晶的应用前景和发展趋势。本文从材料的特性、性能、应用等方面对扭曲-弯曲向列相液晶进行综述,旨在让广大读者对这种特殊液晶光学材料的相关研究有比较全面的了解,以此激发读者对扭曲-弯曲向列相液晶材料在相态结构、理论模拟乃至应用领域等方面更多的研究灵感。希望本文能够起到抛砖引玉的作用,从一定程度上对该领域的研究发展有所促进。     

自然螺距对扭曲向列相液晶显示器的影响

从理论上分析了自然螺距对常白模式扭曲向列相型液晶显示器响应时间及电光特性的影响,数值模拟了不同手性剂情况下扭曲液晶显示器的响应时间及电光特性。模拟结果表明:盒厚一定时,自然螺距越小,液晶显示器的响应时间越短,但是电光曲线陡度越缓,开态电压增大;扭曲角增大,响应时间变长,但是电光曲线陡度变大。综合考虑扭曲角和液晶的自然螺距,可以提高液晶显示器的显示特性。     

螺旋扭曲力常数对常黑聚合物稳定胆甾液晶光电性能的影响

本文研究了螺旋扭曲力常数(HTP)对常黑模式聚合物稳定的胆甾相液晶(NB-PSCT)网络形貌和光电性能的影响。选用3种不同HTP值的手性剂,通过紫外光聚合诱导相分离法(PIPS)制备了具有相同螺距的常黑模式聚合物稳定的胆甾相液晶。结果表明:随着手性剂的螺旋扭曲力常数增大,聚合物网络变得致密,网络和液晶分子之间的弹性作用力增大,阈值饱和电压减小,响应过程中的关闭时间增加,迟滞宽度增大。     

基于胆甾相液晶倾斜螺旋的宽光谱动态域光电调制

本文通过在倾斜螺旋胆甾相液晶中引入光敏手性分子,设计了一种光响应倾斜螺旋胆甾相液晶体系.在电场和光场的协同作用下,螺旋结构的选择性反射可以实现从可见光到近红外区域宽光谱动态域调控.倾斜螺旋结构的反射光谱调谐范围与体系初始螺旋扭曲力相关,通过调节手性材料的浓度,倾斜螺旋胆甾相液晶在电场作用下实现了从可见光到近红外区域约5...     

具有宽波反射特性的手征向列相液晶的研究进展

简要说明了手征向列相液晶的形成方式、分子排列特点和光学性质,详细介绍了具有宽波反射特性的手征向列相液晶在国内外的研究进展情况,概括了特殊的多螺距分布结构的形成机理,并展望了其应用前景及发展方向.     

倾斜螺旋胆甾相液晶材料的研究进展

通过外场实现手性液晶选择性反射的动态调控是目前的重要研究方向之一。近年来人们发现了一种特殊的向列相——扭曲-弯曲向列相(Twist-bend Nematic,N_tb),其与手性分子的混合物在电场诱导下可以形成一种具有斜螺旋结构的新型胆甾相,称为倾斜螺旋胆甾相(Oblique Heliconical Cholesterics,Ch_OH)。不同于普通胆甾相的电场调制性能,Ch_OH的螺距在一定范围内随电场强度增大而减小,因此可以实现从紫外到近红外宽光谱范围的选择性反射。这一特性引起了研究人员的广泛关注,也使得Ch_OH液晶材料在全色反射显示器、智能窗户、可调谐滤波器、全息以及其他应用领域有巨大的应用潜力。本文在简述Ch_OH液晶的特征基础上,重点总结了近年来外场调控Ch_OH液晶以及聚合物复合Ch_OH液晶的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。     

电场对胆甾相液晶的作用

用统计物理的方法讨论了胆甾相液晶在垂直螺旋轴方向的电场作用下螺旋结构的变化，得到了螺距ｈ和阈值电场强度Ｅｃ的近似表达式。结果表明：ｈ和Ｅｃ与场强、液晶的本征螺距、液晶分子结构及温度等有关     

温度梯度制备宽波反射液晶薄膜

合成了大螺旋扭曲力的手性化合物4,4′-2(戊基-环己基)苯甲酸异山梨醇酯(ISBB)。对60.0μm厚ISBB/液晶性单体/向列相液晶/光引发剂复合体系的液晶层的上、下表面温度施加不同温度,液晶层中形成了温度梯度。由于高温区域的液晶溶解ISBB的能力强,低温区域的ISBB会向高温区域扩散,从而在液晶薄层中形成了ISBB的浓度梯度与螺距梯度。紫外光聚合复合体系中的光可聚合单体,单体间交联聚合形成网络固定住了液晶层内的螺距梯度,从而制备出反射可见光波段的右旋圆偏振光的宽波反射液晶薄膜。     

短螺距手性液晶热敏旋光特性的研究

利用Berreman 4×4矩阵建立理论模型对短螺距手性液晶的旋光率进行求解,使用MATLAB计算得到了手性液晶旋光角随入射角、螺距、盒厚等外界因素变化规律的仿真结果,且通过实验验证了此方法的准确性。对手性液晶旋光效应作为热敏材料的使用进行了实验探究,使用旋光仪测量螺距为250~310nm的手性液晶旋光角,得到手性液晶的热敏旋光特性。结果显示,螺距不同时,液晶的旋光角随温度具有不同程度的变化,但每种螺距下,手性液晶旋光率随温度的变化明显且规律。验证了旋光率热敏效应的稳定性,结果证明将手性液晶作为一种潜在的热敏材料应用的可行性,为手性液晶在温度传感器中的应用提供了实验依据。     

扭曲向列相液晶显示器中的响应时间

文章研究了传统扭曲向列相液晶显示器中的响应时间问题,对影响响应时间的弹性常数、转动粘滞系数、双折射率、预倾角和手性剂等进行了研究。结果表明,通过优化液晶材料参数、增大预倾角和手性剂含量,可以有效改善该液晶显示器的响应时间。