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全息液晶/纳米粒子复合材料的组成

2022-04-19

  全息高分子/液晶/纳米粒子复合材料由高分子基体、液晶和纳米粒子组成,其原料是光引发剂、单体、液晶和纳米粒子。由于光引发剂、单体和液晶在第4章已作介绍,而本章所涉及的纳米粒子与第5章中讨论的纳米粒子在功能上有所差异,因此本章重点讨论纳米粒子的影响。

  应用于全息高分子/液晶纳米粒子复合材料的纳米粒子,一般需要重点考虑以下三个方面的性质:

  (1)分散性。纳米粒子在单体和液晶复合体系中的均匀分散是制备全息高分子/液晶/纳米粒子复合材料的基础,也是影响材料性能的关键因素。此外,如果纳米粒子单体之间的相互作用强于纳米粒子液晶之间的相互作用,则纳米粒子经过全息光聚合诱导相分离过程后主要分布在复合材料的富高分子相;反之,如果纳米粒子单体之间的相互作用弱于纳米粒子液晶之间的相互作用,纳米粒子经过全息诱导相分离过程后则主要分布在复合材料的富液晶相。因此,对纳米粒子进行表面改性,以强化纳米粒子与液晶的相互作用,是使纳米粒子分布在复合材料的富液晶相中的有效途径;反之,强化纳米粒子与单体的相互作用,甚至在纳米粒子表面引入可参与聚合反应的基团,可使纳米粒子分布在复合材料的富高分子相。

  (2)电学性质。在全息高分子/液晶复合材料中引入纳米粒子,利用纳米粒子独特的电学性质可以提高全息高分子液晶复合材料的电光响应性能。研究发现,当富高分子相的低频电导率远小于富液晶相的低频电导率时,作用于液晶微滴的局部电场强度(ELC)越小:

  提高富高分子相的低频电导率有利于提高液晶微滴的局部电场强度,进而降低驱动电压。为此,将导电纳米粒子调控到全息高分子/液晶/纳米粒子复合材料的富高分子相是一种有效策略。

  (3)光学性质。向全息高分子/液晶/纳米粒子复合材料中引入具有独特光学性质的纳米粒子,也可以提高全息高分子液晶复合材料的光学性能。由于全息高分子液晶复合材料的衍射效率主要取决于富液晶相与富高分子相的折射率差值,因此选用与液晶相容性好的高折射率纳米粒子,并使其分布在富液晶相,可以增大富液晶相与富高分子相的折射率差值,从而提高全息高分子液晶/纳米粒子复合材料的衍射效率。当然,选用低折射率纳米粒子,并使其分布在富高分子相,也可以达到类似的效果。

  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。