聚合物-液晶復合材料的制備、特性及應用研究.pdf

1、聚合物聚合物液晶液晶復合材料復合材料的制備、制備、特性特性及應用應用研究研究TheStudyOnPreparationPropertiesApplicationofPolymerLiquidCrystalComposites學科專業(yè)：光學研究生：陳琳指導教師：戴海濤副教授天津大學理學院二零一五年五月摘要隨著聚合物材料的發(fā)展，聚合物和液晶兩者相結合制備出的聚合物液晶器件，由于其特殊的光學特性，已經引起了人們越來越多的關注。聚合物分散液晶(

2、PDLC)制備工藝簡單、響應時間快、能實現(xiàn)大面積生產等優(yōu)勢，不僅在顯示領域具有廣泛的應用，在化學、生物、醫(yī)藥、光電子等方面也有廣泛的應用前景。但是由于驅動電壓高等問題，PDLC器件的性能還不能達到目前技術和實用的要求，仍需進行大力研究。為了解決PDLC器件存在的問題，聚合物液晶聚合片(POLICRYPS)器件誕生，它是一種由一系列聚合物片狀結構和純的液晶條交替排列構成的新型器件。目前，制備聚合物液晶器件的方法有很多種，其中光聚合誘導相分

3、離法制備出的器件具有液晶微滴形態(tài)規(guī)整性好、粒徑分布均勻、操作簡單和重現(xiàn)性好等優(yōu)點，而得到廣泛的應用。本論文主要采用NOA65和E7液晶混和制備PDLC預聚物溶液，通過紫外光誘導相分離法制備不同體系的PDLC器件。通過掃描電鏡(SEM)觀察PDLC器件的形貌，并研究外加電場下器件的電光特性，實驗結果表明，綜合閾值電壓和響應時間特性，液晶:聚合物=1:1的體系表現(xiàn)出最佳性能。為了改善PDLC器件的閾值電壓和響應特性，在PDLC中摻雜不同尺寸

4、的銀納米粒子，并系統(tǒng)研究了納米銀粒子摻雜PDLC器件的性能。納米銀粒子具有局域表面等離共振效應，通過相分離過程可部分地改善PDLC器件的性能。實驗結果顯示摻雜20nm的Ag粒子可有效降低PDLC器件的閾值電壓，而50nm的Ag粒子摻雜對提升PDLC器件的響應時間最為有效。進一步，基于無模版光刻技術制備二維液晶微滴陣列(LCDA)，在20微米的液晶盒中，通過可見光誘導實現(xiàn)了液晶微滴和聚合物矩陣的完全相分離，形成了大規(guī)模的液晶微滴陣列，其直

5、徑達到了89微米。探索實現(xiàn)完全相分離的最佳條件，包括曝光時間、曝光光強、膜厚度等。對在最優(yōu)化條件下制備出的LCDA器件，通過偏光顯微鏡(POM)表征器件在不同電壓下的形貌，并通過CCD記錄LCDA在不同外加電場作用下的聚焦特性。實驗結果表明，優(yōu)化的器件閾值電壓為4V，當外加電壓大于器件的閾值電壓時，觀察到偏振無依賴的聚焦效應，無模板光刻技術制備的LCDA在微透鏡陣列中有潛在的應用前景。關鍵詞：關鍵詞：聚合物分散液晶；納米銀粒子；局域表面