精细高分子合成与性能 教学课件 ppt 作者 张宝华 张剑秋 编第13章 高分子液晶.ppt

13.5.3 光记录存储材料 13.5.3 光记录存储材料 光记录存储材料可分为热感记录型和光感记录型两大类。目前已有高密激光唱盘、微缩胶卷等产品间世。 （1）热记录型 由于LCP难于采用电寻址的方法，一般是利用LCP的热光效应来实现高密度光信息记录存储的。 1982年Shibaev将热感记录方法用于LCP，所用材料为： 其原理见图13-8。 图13-8 使用LCP的热感纪录原理 （a）首先利用电场使氰基联苯介晶基垂直于基板方向取向（对向列型液晶取向）；（b）当以激光光束照射时，激光的热量会使曝光区域的温度升高，当其温度超过清亮点（TCl）时，该区域的液晶相转变为各向同性相； (c)若切断激光光束，被曝光区域的温度便会骤降，重新变为液晶相，但此时的液晶相已不同于激光照射前的取向态，而是形成了众多沿各种不同方向取向的微区，这些微区可使可见光散射。可以利用这些微区与未曝光的透光区域形成的反差来进行存储记录。其解像度仅有0.1mm.。其后Coles的研究提高了解像度。为了提高灵敏度，他们把染料分子分散于LCP中，以便更有效的吸收激光。 （2）光记录型 与基于热、光效应的热感记录型不同,1987年Eich提出了用光致变色LCP进行信息记录存储的光感记录方法，其原理见图13-9。所用材料为： 图13-9 使用光致变色LCP作为信息存储材料的光感记录原理图 图13-9是经过取向的含偶氮苯基元的光致变色LCP的向列相示意图。在强偏振激光照射下，受照射的局部区域吸热升温至液晶相温度，同时偶氮基元发生反-顺光异构化而由棒状的反式结构转变为弯曲的顺式结构，从而对其周围的液晶相产生扰动，破坏其有序排列。 使其由各向异性转变为各向同性［见图13-9（b）］，从而引起体系折射率的变化，光源移走后受照射的区域迅速冷至玻璃化温度以下，所记录的信息便冻结起来，信息输入完成。由于曝光部分顺式偶氮苯与未曝光部分反式偶氮苯具有不同的折射率会形成衍射格子，利用这一性质可进行全息摄影，其解像度可高达0.3μm，图像在室温保存数周不变。 1995年，Hvilsted合成了一种具有优异信息存储性能的光致变色LCP，其结构式为： 该材料信息存储密度为5000条线/mrn，衍射效率高达40％，而信息存储30个月仍很稳定，所存信息在材料加热到80℃时即可完全消除。该材料经过多次反复擦/写未发生疲劳现象。 1988年，Ikeda提出了用于光致变色LCP信息存储的光诱导等温相转变方法。该方法与光记录方法的原理基本一致, 也是通过激光照射已经取向的光致变色LCP样品，使光致变色基元发生异构化而诱导附近区域的相变来存储信息，不同之处在于此法是先要将已经取向的光致变色LCP样品加热到液晶相温度，然后用强度较弱的非偏振光进行信息的写入。该方法是基于光照射下曝光部分的各向同性相与未曝光部分的液晶格之间的反差来进行记录。 由于光的照射会引起偶氮苯反式结构向顺式结构的异构化，曝光部分清亮点随顺式异构体的蓄积而降低。这可理解为反式异构体是使液晶相稳定的棒状结构，而顺式结构体是弯曲结构，后者在体系中起“杂质”的作用。若将光照温度预先设定在略低于清亮点，一旦进行光照射，偶氮苯的顺式异构体数量将增加，则清亮点值随之降低 ，若清亮点值降至低于照射温度，则将诱发等温相转变。 反之 ，若产生由顺式异构体向反式异构体的反异构化，清亮点会重新上升，若清亮点值升至高于照射温度，液晶相会重现。光感应性分子只要能显示异构化反应就能完全可逆地诱发液晶相——各向同性相的相互转变。利用光诱导相转变现象的光记录，其解像度可高达2μm。它的记录稳定性也好, 有的材料存储信息经8个月后仍稳定存在。在电场感应的场合，LCP的响应速度远比不上小分子液晶，但在光感应的场合下，由于原理的不同，是属于热力学控制过程，只要条件选择得当，LCP的响应速度可做到与小分子液晶几乎无区别。 热记录方法的优点是有明确的阈值，在伴随读出过程中不致破坏原记录信息，从而具有极好的记录稳定性。但由于热的扩散导致解像度低，这一缺点也是致命的。与热记录方法相比，光记录和光诱导等温相转变这二个方法的优点是其解像度高和多重记录性能。理论上讲, 利用光化学反应的这二个方法的解像度可达到光波长的程度。 通常的光显色材料没有阈值存在，但光致变色LCP既包含一个光化学过程又包括一个相转变过程，它是理想的有阈值的光感记录型光信息记录存储材料。在实践中可以通过远离其吸收带波长的光读取体系折射率的变化来实现信息的读出，因而可以完全消除破坏性读出的问题。基于上述优点，光记录方法和光诱导相转变方法已经取代热记录方法成为信息存储的常用方法。 13.5.4 功能液晶膜 液晶态具有低粘性、高流动性、易膨胀性和有序性的特点，特别是在电、磁、光、热力场和PH值