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      特種液晶材料及調光膜制備技術
      液晶材料是一類具有特殊物理、化學、光學特性以及豐富的各層次結構(分子結構、相結構、相界面、取向和排列等〉的軟物質,由于其在光、熱、電、磁等物理因素的作用下顯示各向異性,具有良好的外場響應性和協同效應,能夠全面感知光、電、熱、磁等不同環境刺激因素,并通過自身分子取向、形態、尺寸、顏色或硬度等變化作出響應,因此在電光材料、非線性光學材料、顯示以及記錄材料、生物模擬、光調控薄膜等領域具有廣闊的應用前景。
      基于液晶材料的特殊性質,本研究組在液晶、光聚合單體、調光膜(顯示用增亮膜、建筑用溫控膜與電控膜)的分子設計、微結構調控和制備技術等方面開展了系列創新性的研究工作,取得了系列研究成果。具體如下:
      1、液晶顯示器用光增亮膜:通過分子設計和單體液晶共混,制備了具有近品A(SmA) -扭曲品界(TGB)-膽甾(Ch)相相轉變的液品性光聚合單體;通過控制單、雙官能團光聚合單體在光聚合過程中的擴散方向和速度,制備了具有超大螺距梯度分布的TGB和Ch相共存的薄膜,即光增亮膜,該薄膜可以屏蔽 800-14000 nm波段的入射光(光增亮膜原理及薄膜斷面的掃描電鏡照片如圖1所示〉。系統研究了單體液晶的分子結構對液晶材料的相轉變行為、相結構、薄膜光學性能的影響規律。該光增亮膜打破了美國3M公司的技術壟斷,可使背光源亮度提高約60%、平均每臺液晶電視節能約37.5 WAh,是目前世界上增亮和節能效果最好的光增亮膜。

      2、光透過率溫度自調節薄膜(簡稱溫控膜):通過分子設計與單體液晶混配,制備了具有SmA-Ch相轉變且其轉變溫度在室溫范圍可任意調控的液晶材料;通過在該液晶材料中構建垂直取向高分子網絡,制備了低溫光透過、高溫光散射的光透過率溫度自調節薄膜。系統研究了低溫為SmA相且液晶分子呈垂直取向、高溫為Ch 相且液晶分子呈焦錐織構的分子排列方式的垂直取向高分子網絡/液晶復合材料薄膜的制備方法,闡明了高分子網絡的微觀結構和膽甾相的螺旋扭曲力等對薄膜的熱一光性能的影響規律,提出了低溫光透過、高溫光散射的薄膜的設計思路與制備方法(溫控調光膜原理圖及產品照片如圖2所示)。該溫控調光薄膜填補了國內外空白,應用于建筑門窗貼膜,可使夏季室內空調節電16.5%以上。


      3、高分子分散液晶薄膜(簡稱電控調光膜):通過分子設計與單體液晶共混,制備了具有低臨界頻率的雙頻驅動、超高雙折射率(△n〉值、低粘度、大K3/Kn1值、含氟液晶等正性N相液晶材料、高△n值的負性N相液晶材料及非液晶性光聚合單體混合配方,在此基礎上發明了紫外光固化技術制備電控調光膜的方法(電控調光膜的原理圖及產品照片如圖3所示),制備了不施加電場和施加電場的情況下分別呈強烈光散射和透明狀態的電控調光膜,闡明了其分子結構對電控調光膜的電-光性能的影響規律,實現了電控膜的低能耗規模化生產,填補了國內外空白。

      轉至作者:楊槐,張蘭英
      參考文獻:
      1. H.Yang,K.Mishima,K. Matsuyama,H.Kikuchi, T.Kajiyama,A4ppl.Phys. Lett1. 2003,82,2407-2409.2. Z.Y.Bian,K. X. Li,W.Huang,H.Cao,H.Yang,H.Q.Zhang,Appl.Phys. Lett1.2007,91,201908.3. G.H.Pan,L.L.Yu,H.B.Zhang,J.B. Guo,R. W.Guo,H.Cao,Z.Yang,H.Yang, S. Q.Zhu,Lig. Cryst.2008,35,1151-1160.



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