聚合物/液晶复合材料的制备、特性及应用研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feijj2002_99
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随着聚合物材料的发展,聚合物和液晶两者相结合制备出的聚合物液晶器件,由于其特殊的光学特性,已经引起了人们越来越多的关注。聚合物分散液晶(PDLC)制备工艺简单、响应时间快、能实现大面积生产等优势,不仅在显示领域具有广泛的应用,在化学、生物、医药、光电子等方面也有广泛的应用前景。但是由于驱动电压高等问题,PDLC器件的性能还不能达到目前技术和实用的要求,仍需进行大力研究。为了解决PDLC器件存在的问题,聚合物液晶聚合片(POLICRYPS)器件诞生,它是一种由一系列聚合物片状结构和纯的液晶条交替排列构成的新型器件。目前,制备聚合物液晶器件的方法有很多种,其中光聚合诱导相分离法制备出的器件具有液晶微滴形态规整性好、粒径分布均匀、操作简单和重现性好等优点,而得到广泛的应用。本论文主要采用NOA65和E7液晶混和制备PDLC预聚物溶液,通过紫外光诱导相分离法制备不同体系的PDLC器件。通过扫描电镜(SEM)观察PDLC器件的形貌,并研究外加电场下器件的电光特性,实验结果表明,综合阈值电压和响应时间特性,液晶:聚合物=1:1的体系表现出最佳性能。为了改善PDLC器件的阈值电压和响应特性,在PDLC中掺杂不同尺寸的银纳米粒子,并系统研究了纳米银粒子掺杂PDLC器件的性能。纳米银粒子具有局域表面等离共振效应,通过相分离过程可部分地改善PDLC器件的性能。实验结果显示掺杂20 nm的Ag粒子可有效降低PDLC器件的阈值电压,而50 nm的Ag粒子掺杂对提升PDLC器件的响应时间最为有效。进一步,基于无模版光刻技术制备二维液晶微滴阵列(LCDA),在20微米的液晶盒中,通过可见光诱导实现了液晶微滴和聚合物矩阵的完全相分离,形成了大规模的液晶微滴阵列,其直径达到了89微米。探索实现完全相分离的最佳条件,包括曝光时间、曝光光强、膜厚度等。对在最优化条件下制备出的LCDA器件,通过偏光显微镜(POM)表征器件在不同电压下的形貌,并通过CCD记录LCDA在不同外加电场作用下的聚焦特性。实验结果表明,优化的器件阈值电压为4 V,当外加电压大于器件的阈值电压时,观察到偏振无依赖的聚焦效应,无模板光刻技术制备的LCDA在微透镜阵列中有潜在的应用前景。
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