具有超大螺距梯度的胆甾相液晶薄膜的研究.pdf

具有超大螺距梯度的胆甾相液晶薄膜的研究 1 1 1 2 1, 张立培 ，王萌 ，张兰英 ，孙建 ，杨槐 * 1 北京大学工学院材料科学与工程系，北京，100871 2 北京科技大学材料科学与工程学院材料物理与化学系，北京，100083 液晶材料是一类具有特殊物理、化学、光学特性以及丰富的各层次结构（分子结构、相结 构、相界面、取向和排列等）的软物质， 由于其特殊的光学特性被广泛应用于信息显示、生物 模拟、光调控等领域。胆甾相液晶由于其独特的自组装成超分子螺旋结构的能力以及优异的选 择性光反射特性，引起人们广泛的关注。近年来，通过胆甾相液晶超分子自组装策略，科研工 作者开展了具有螺距梯度或螺距非均一分布的胆甾相液晶薄膜的研究。然而，制备具有超宽螺 距梯度分布的液晶薄膜的研究仍面临巨大挑战。 本文制备了一种具有超宽螺距梯度的胆甾相液晶薄膜。如图1 所示，首先调制具有SmA—Ch 相转变的液晶材料。在稍高于该相转变温度，存在近晶相短程有序（Smecitic-like Short-range Ordering ，简称SSO ）区间，该区间的螺距显著大于Ch 相，并且越接近该相转变温度，螺距越 大。然后将混合物夹在两层内表面经过平行取向处理的PET 中间，制备成薄膜。在稍高于SSO 存在区间的温度，使用紫外光照射混合物薄膜。由于混合物中紫外吸收剂的存在，紫外光在薄 膜表面的垂直方向上在混合物中形成紫外光强度梯度。这样，在紫外光强度较高的PET 内表面 附近，液晶分子形成Ch 相，而另外一侧的PET 内表面附近倾向于形成SSO 的分子排列方式， 即形成了SSO 梯度，从而获得了具有超大螺距梯度的胆甾相液晶高分子薄膜。 该系列液晶薄膜可反射750 – 140000 nm 波段的圆偏振光。通过调节材料组成，反射波段可 任意可调；通过将两层螺旋结构相反的高分子薄膜进行叠加，还可以将某一波段内接近100%的 入射光屏蔽掉，而其余波段的光大部分可以透过。因此利用此方法可以制备液晶显示器光增亮 膜、高效红外光屏蔽膜、激光防护膜和红外截止膜等。 图1 （a ）所用液晶材料的分子式及制备原理图；（b ）所制备的代表性高分子薄膜的断面的螺距梯度的扫描电镜照 片 （c 为放大图） （层间距约为150—4000 nm、螺距约为400—8000 nm、可反射约500—12000 nm 波段的圆偏振光） 课题资助： 本研究课题受到了科技部重大国际合作项目（2013DFB50340 ）、国家自然科学基金重点项 目）、国家自然科学基金面上项目）、教育部科学研究重大项目（313002 ）、 教育部博士点基金项目（20120001130005 ）、北京市科委重大科技计划项目（Z121100006512002 ） 的资助。 参考文献： 1. H. Yang, K. Mishima, K. Matsuyama, H. Kikuchi, T. Kajiyama, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 2407-2409. 2. Z. Y. Bian, K. X. Li, W. Huang, H. Cao, H. Yang, H. Q. Zhang, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 201908. 3. W. L. He, G. H. Pan, Z. Yang, D. Y. Zhao, G. G. Niu, W. Huang, X. T. Yuan, J. B. Guo, H. Cao, H. Yang, Adv. Mater. 2009, 21, 2050-2053. 4. W. Hu, H. Y. Zhao, L. Song, Z. Yang, H. Cao, Z. H. Cheng, Q. Liu, H. Yang, Adv. Mater. 2010, 22, 468-472. 5. X. W. Chen, L. Wang, C. Li, J. M. Xiao, H. J. Ding, X. Liu, X. G. Zhang, W. L. He, H. Yang, Chem. Commun. 2013, 49, 10097-10099.