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全息复合材料,液晶复合材料的成型原理

2022-04-17

  如何高效调控光聚合诱导相分离是全息高分子/液晶复合材料制备的关键科学问题,首先将光引发剂、单体和液晶的均匀混合液灌入液晶盒,然后将一束激光通过分光镜分成两束频率相同、振动方向一致且相位差恒定的相干光,经过反射、扩束后,两束光相互干涉并在液晶盒内形成明暗相间的干涉条纹。在相干亮区,光引发剂吸收光子后产生活性中心,进而引发单体发生聚合反应,形成高分子网络,同时将液晶挤压至相干暗区;相干暗区通常不发生光聚合反应。但相干亮区的光聚合反应导致相干暗区的单体浓度高于相干亮区,因而单体会向相干亮区扩散并参与光聚合反应。最终,在全息高分子液晶复合材料中形成富高分子相和富液晶相周期性分布的光栅结构。

  全息高分子/液晶复合材料成型原理示意图全息高分子液晶复合材料的成型过程受液晶扩散速率、液晶成核速率和体系凝胶化速率的影响。当液晶扩散速率大于液晶成核速率且体系凝胶化过程比液晶成核慢时,才能形成相分离结构规整的全息光栅结构。当液晶成核与体系凝胶化速率接近,且比液晶扩散慢时,液晶与高分子相分离并以微滴形式分散在富液晶相。当液晶扩散比其成核及体系凝胶化过程慢时,液晶来不及扩散就被聚合反应形成的高分子网络固定下来,导致相分离不完全,无法形成光栅结构,此时液晶分子无规分散在高分子网络中。因此,液晶扩散与成核、体系凝胶化、光聚合反应动力学、流变学行为、单体与液晶的相容性均对全息高分子液晶复合材料的结构和性能有重要影响。

  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。