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全息复合材料液晶复合材料

2022-04-17

  液晶是一种既具有晶体的各向异性,又具有液体的流动性的物质,由奥地利植物学家Reinizer与德国物理学家Lehmann于l888年共同发现,因此Reinizer和Lehmann被誉为“液晶之父”。液晶被广泛应用于显示领域,其基础是液晶的电光响应行为。由于液晶小分子在室温下的尺寸稳定性差,科学家们将液晶基元作为侧基接入高分子链,设计、合成了具有自支撑能力的侧链液晶高分子。然而,由于受限于高分子链的束缚,侧链液晶高分子难以达到像液晶小分子那样的电场响应能力。因此,科学家们将液晶小分子与高分子复合,设计、制备了高分子分散液晶、高分子稳定液晶等高分子/液晶复合材料。高分子/液晶复合材料可通过聚合诱导相分离原理来制备,具体过程是:将引发剂、单体和液晶均匀混合,然后引发单体聚合,导致生成的高分子与液晶发生相分离。在高分子液晶复合材料中,高分子微区作为支撑载体,赋予材料一定的固体形状和力学性能,而液晶微区表现出电场响应行为,赋予高分子液晶复合材料功能性。目前,高分子/液晶复合材料已应用于智能窗、柔性显示器件。1992年,美国雪城大学Sponsler等采用相干光照射由光引发剂和液晶单体组成的溶液,在相干亮区引发液晶单体聚合生成液晶高分子,而相干暗区的液晶单体得以保留,形成富液晶高分子相与富液晶单体相周期性分布的光栅结构。然而,由于液晶高分子与液晶单体的折射率差异较小,光栅的衍射效率较低,仅为18%。1993年,美国国际科学应用公司Sutherland、Natarajan、Tondiglia和赖特-帕特森空军基地Bunning等采用相干光照射由光引发剂、丙烯酸酯单体和液晶组成的均匀分散液,制备了富聚丙烯酸酯相和富液晶相周期性分布的全息光栅,其衍射效率约为80%。基于此,Bunning等提出了全息高分子分散液晶的概念,开启了该领域的研究热潮。

  基于复合材料的结构特点,将全息高分子液晶复合材料定义为通过光聚合诱导相分离原理制备的具有周期性有序结构的高分子液晶复合材料。全息高分子/液晶复合材料集高分子的自支撑性和柔性、液晶对外场刺激的响应能力、周期性有序结构的衍射特性和信息存储能力于一体,已应用于彩色三维(3D)图像存储、传感器、电可调光栅和电可调激光器等领域。本章将从全息高分子/液晶复合材料的成型原理、组成、性能参数、结构与性能调控、应用、发展展望等六个方面进行介绍。

  文章内容引用自专业教材,以便高分子科学工程、光学工程等领域的科技工作者作研究参考,未经本书原作者的许可,任何第三方不得复制或者转载本文内容。