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聚合物稳定蓝相液晶单体材料

时间:2017-09-19 22:44:04  来源:桑尧热喷涂网整理  作者:tianzhongma

    在众多稳定蓝相液晶结构,拓宽蓝相温宽的方法中,聚合物稳定是最有效的方法之一Kikuchi等人在2002年发表的文章中提到了在蓝相液晶体系中掺杂可聚合单体,并在蓝相状态下通过紫外光曝光聚合,形成存在于蓝相晶格缺陷中的高分子网络,保证了蓝相体系的热力学稳定,首次将蓝相温宽拓宽到60K,这种稳定蓝相结构的方法称为聚合物稳定蓝相液晶(Polymer-stabilizedBluePhasePSBP)在此基础上,国内通过自主设计聚合物单体,不仅在原有基础上拓宽了蓝相的温宽,并且发现了新的双稳态效应另外,一般来说,虽然PSBP有着较宽的温宽,但是由于高分子网格对液晶分子的锚定力比较强,所以驱动电压比较高因此,一些课题组通过单体材料手性的引入以及稀释剂单体的掺杂的方法,降低驱动电压,提升了PSBP的电光性能

    郑致刚等人在2012年发表的文章中报道了一种新的聚合物单体PTPTPn(如图2所示),其中n代表单体两端烷基链的碳原子的个数将制备得到的PTPTP3PTPTP6以质量百分比11的比例混合,再与交联剂2-EHA以质量百分比21的比例混合得到的新的单体体系可以在紫外曝光聚合后使得蓝相温宽拓宽至73K,并且在-35℃的极端温度下仍然稳定(显微结构如图1所示)除此以外,这种低温蓝相液晶在-35℃的低温下仍然保证良好的电光特性,具有亚毫秒的响应时间(上升时间:391μs;下降时间:789μs),以及可观的Kerr系数(2.077V/nm2),保证了聚合物蓝相液晶在极端低温条件下的使用另外,在PTPTP2PTPTP6的混合单体稳定的蓝相体系中,发现了双稳态效应由于单体较长的烷基链使得其聚合后相对低的聚合密度导致形成的高分子网格的弹性能较低从而容易被外电场破坏的缘故,通过快速或慢速加电和撤电的方法可以得到手性向列相和蓝相两个稳态,驱动方法如图3由于在未取向的情况下,蓝相在宏观上呈现透明状态,而手性向列相则是焦锥态,宏观上呈现散射状态工作时通过脉冲信号实现材料从其中一个稳态到另一个稳态的转变,脉冲时间由相转变时间决定,因此使得大多蓝相液晶光子器件在工作过程中不需要持续加电,大大降低了器件的功耗在单体上引入手性基团是一个改善PSBP电光性能的一个有效方法Li等人在蓝相体系中掺杂了一种含有手性的单体C5011,将体系的部分扭曲力转移到高分子网格中[40]由于单体含有手性,为了得到相同的扭曲力,纯手性剂的含量就可以下降,这样液晶分子自身的扭曲力可以降低在电场的驱动下,为了让液晶分子沿电场方向排列所需要的这一部分解旋的电场能量更少,从而使得该PSBP的驱动电压仅为3.9V/μm,并具有高达约为16.5nm/V2Kerr系数

    另一个降低驱动电压,提高Kerr系数的方法是在体系中添加含有稀释剂性质的可聚合单体朱吉亮等人将一种稀释剂单体NVP加入到聚合物稳定蓝相体系中,降低了高分子网格与蓝相双扭曲圆柱之间的界面能,将Kerr系数提高了54%同时,由于体系的粘度也降低,从而使得材料的下降时间降低了23%[39]但是由于较低的界面能,液晶分子难以在撤电过程中恢复到原有的状态,所以在稀释剂含量增加的情况下,迟滞效应也会更加明显

 


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