高分子網(wǎng)絡(luò)液晶智能功能材料

高分子網(wǎng)絡(luò)液晶智能功能材料第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四功能化液晶研究的新進展1.液晶和分子組裝功能材料

2.液晶和液晶技術(shù)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

3.液晶彈性體和液晶凝膠

4.液晶熱固體

5.液晶高分子光電信息材料

6.盤狀液晶和低維光，電導(dǎo)材料

7.液晶研究的若干新課題表面活性劑膠束和有序多孔材料

氫鍵和其它非共價鍵誘導(dǎo)的超分子液晶

礦物型液晶態(tài)

毛刷型共軛大分子及剛性分子液晶化

嵌段型的雙親分子及微相分離形成的復(fù)雜超分子聚集態(tài)中科院研究生院液晶專題講座二第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四分子功能材料分子協(xié)調(diào)材料的研究開發(fā)（HarmonizedMolecularMaterials)，玉置敬，機能材料（日），2000,20,5~11分子功能材料的開發(fā)，不僅取決于分子單獨的功能性質(zhì)的提高，還與分子間相互作用密切相關(guān)。分子間相互作用產(chǎn)生了分子協(xié)同作用的結(jié)果。這種協(xié)同作用不僅發(fā)生在分子間也發(fā)生在分子的聚集體或稱之為系統(tǒng)間。分子功能可分為三大類：Trigger觸發(fā)，響應(yīng)Cascade串聯(lián)Processor程序化，信息加工處理分子協(xié)同作用的典型例子是生物體系。從納米尺寸的分子到宏觀尺寸的組織、器官，形成復(fù)雜而精致的階層構(gòu)造。它們的相互協(xié)調(diào)構(gòu)成了生物系統(tǒng)，維持了生命。第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四分子功能材料液晶導(dǎo)電材料光響應(yīng)材料傳感器材料材料性質(zhì)與功能分子間協(xié)同相互作用分子自身材料構(gòu)造:1-3維+時間元狀態(tài):液,固,液晶本體,薄膜三種不同分子組裝形式的功能材料:自組織化膜(（SAM：Self-assembledmonolayers）中介相

(mesophase)材料

微孔材料:沸石和中孔(mesoporous)材料第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四三種不同形式的分子組裝材料

自組織化膜（SAM：Self-assembledmonolayers）

有機表面活性劑分子在固-液等界面上化學吸附形成SAM。在其表面端引入各種功能基，可望用于表面涂層，敏感器件，光電器件等。

中介相

(mesophase)材料代表性的材料就是液晶。中介相兼有分子取向有序和可變性的特征。基于此，其研發(fā)方向為精確控制分子排列的高功能材料。以棒狀液晶和盤狀液晶兩大系列為主要研究對象

納米微孔材料

在有機摸板或結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑(如溶致液晶性表面活性劑的各種聚集體)的存在下,無機前體原料,如正硅酸乙酯水解縮合在模板劑的表面結(jié)成外殼,再將有機物除去。可望用于高性能吸附劑，分離膜，傳感器，高介電材料,納米反應(yīng)器等。第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四自組裝單層膜SAM:Self-assembledMonolayers有機分子在固液界面上自組裝和化學吸附形成的分子薄膜。

特點：與基板牢固的化學結(jié)合；高密度無缺陷；制作簡單；也適合非平面的表面應(yīng)用前景：表面編碼，傳感器，光電子器件

研發(fā)目標和內(nèi)容：建立與納米陣列、多軸取向、集層等相關(guān)技術(shù)。開發(fā)對電、光等外場響應(yīng)的薄膜材料。如：用介電各向異性分子構(gòu)筑電響應(yīng)SAM共軛分子堆積的超分子SAM,用于高效電致發(fā)光。用溶致性的液晶染料制作高性能光學膜第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四中介相材料光控開關(guān)和高速響應(yīng)電子成像感光材料等光電功能材料第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四微孔材料長效高活性高選擇催化劑，分離膜，氣體傳感材料，微反應(yīng)器,低介電膜等有機摸板或結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑沸石mesoporous第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四“液晶相代表了一種有魅力的軟物質(zhì)形態(tài)，它包含了分子和超分子水平的有序性和可動性。這種特殊的結(jié)合使這類物質(zhì)能對外界刺激（包括電、磁、化學、溫度和機械力）產(chǎn)生響應(yīng)。因而，液晶材料在若干應(yīng)用領(lǐng)域非常重要。如棒狀小分子液晶在用于移動通訊和信息工程方面的光電器件上有廣泛的應(yīng)用。碟形和棒狀液晶在新的高技術(shù)領(lǐng)域正開發(fā)新的應(yīng)用，如：光調(diào)制，光導(dǎo)，偏振發(fā)光材料，智能潤滑劑等。此外，在液晶態(tài)加工聚合物材料改善了材料的性質(zhì)，如：天然蠶絲，高強力纖維，Kevlar纖維等。溶致液晶可作為重要的模板通過溶膠－凝膠過程用于制備有受限結(jié)構(gòu)的無機微孔材料。DNA和陽離子或中性的類酯化合物形成的液晶絡(luò)合物正被研究作為在基因遺傳中的潛在的傳遞者。歸根結(jié)底，有序和活動性的結(jié)合正是在生命物質(zhì)中自組織的基本要求?！盋.Tschierske,J.Mater.Chem.,2001,11,2647-2671第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶在材料領(lǐng)域的魅力1.基于分子間相互作用的液體樣的可動性2.基于自組織化的分子取向性3.特定的溫度范圍液晶相態(tài)的變化及對電、光、磁等外場的響應(yīng)性4.協(xié)同效應(yīng)5.光學雙折射6.界面的取向控制高度有序的分子自組裝材料高度響應(yīng)性的智能材料功能各向異性材料液晶場中構(gòu)筑高取向材料第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四交聯(lián)液晶高分子—液晶網(wǎng)絡(luò)、液晶彈性體和液晶凝膠第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四側(cè)鏈液晶高分子可以通過大分子反應(yīng)或含液晶基元的烯類單體聚合來合成。而主鏈液晶高分子可以由含雙官能的單體通過縮合和聚加成反應(yīng)來合成。在玻璃化溫度以上，聚合物的鏈段“解凍”，由于微布朗運動致使“去偶”的液晶基元取向排列，產(chǎn)生與前體小分子相類似的各向異性行為。在聚合物鏈間交聯(lián)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)高分子。這時涉及整體分子運動的宏觀布朗運動受到抑制，而鏈段微布朗運動則實際上不受影響。從理論上講，由液晶高分子交聯(lián)而成的彈性體將其前體高分子的液晶特征保留下來，得到有特殊性質(zhì)的各向異性軟固體。因而可得到有形體保持性的液晶材料。液晶彈性體（LCE）

第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體的合成和幾種主要類型第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四基于液晶聚硅氧烷的側(cè)鏈液晶彈性體的合成1981年Finkelmann

[7]首先報道了以側(cè)鏈液晶聚硅氧烷為前體通過硅氫加成反應(yīng)實現(xiàn)鏈間交聯(lián)，得到有室溫液晶性的液晶彈性體。該彈性體不僅表現(xiàn)出白濁狀的液晶性狀，而且經(jīng)過拉伸從白濁狀轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鳡顟B(tài)，這是因為機械變形誘導(dǎo)液晶基元產(chǎn)生宏觀取向。第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四Zental等[8]

以側(cè)鏈含液晶基元和羥基的丙烯酸酯類側(cè)鏈液晶共聚物為前體，用二異氰酸酯為交聯(lián)劑也得到液晶行為與其前體類似的液晶彈性體第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四Zental等還通過二醇和烯丙基馬來酸的溶液縮聚或通過二醇和烯丙基馬來酸二乙酯的熔融縮聚反應(yīng)制備了主鏈液晶高分子。以此為前體，以兩端含Si-H基的硅氧烷齊聚物為交聯(lián)劑，通過硅氫加成反應(yīng)合成得到主鏈型的液晶彈性體(圖4－8)。由于引入柔軟的硅氧烷交聯(lián)劑，使這種液晶彈性體的相轉(zhuǎn)變溫度低于其母體。主鏈液晶高分子第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四主鏈液晶彈性體的一步合成它是由低分子的雙烯類液晶基元與1，1，3，3-四甲基二氫硅氧烷和2，4，6，8-四甲基環(huán)四氫硅氧烷的混合物通過一步硅氫加成反應(yīng)得到的。這種新的合成方法容易通過調(diào)整原料的比例在很寬的范圍改變彈性體的結(jié)構(gòu)和相態(tài)。B.DonnioetalMacromolecules

2000,33,7724第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體的熱彈性(1)在清亮點(TcC)以上，LCE的行為像一般彈性體，但在液晶相它的力學性質(zhì)有很強的溫度和時間依賴性。在清亮點附近其力學性質(zhì)發(fā)生突變。如變形恒定的樣品當溫度低過Tc時，內(nèi)應(yīng)力會突然下降。第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體的熱彈性(2)在恒定的載荷下，溫度低過Tc時，夾具上的樣品長度也會增加，直到達到玻璃化溫度為止(見圖4－11)。這種幾何尺寸的變化只有用液晶基元的取向并導(dǎo)致分子鏈的各向異性形變來解釋。

第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四某些透明的固體聚合物受到應(yīng)力作用時會產(chǎn)生光學各向異性，它是在受力情況下物體內(nèi)分子發(fā)生取向而引起的，這種性質(zhì)叫做光彈性，具有光彈性的聚合物叫做光彈性聚合物。光彈效應(yīng)是可逆的。光彈性聚合物已廣泛應(yīng)用于應(yīng)力分析。液晶彈性體是一種新型的更具敏感性的光彈性材料，在光導(dǎo)印刷電路等方面具有潛在的應(yīng)用前景。液晶彈性體的應(yīng)力光學性質(zhì)不同于普通橡膠。應(yīng)力光學系數(shù)C定義為取向雙折射n和應(yīng)力的商。在各向同性態(tài)，CTT曲線和普通橡膠一樣表現(xiàn)為恒定值，而在臨近清亮點Tc的很小的溫度范圍內(nèi)，CT值發(fā)生突變，其正負與間隔基中次甲基的個數(shù)有關(guān)(見圖4－12)。這歸結(jié)于液晶基元的應(yīng)力誘導(dǎo)取向。液晶彈性體的光彈性第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體的應(yīng)力光學性質(zhì)不同于普通橡膠。應(yīng)力光學系數(shù)C定義為取向雙折射n和應(yīng)力的商。在各向同性態(tài)，CTT曲線和普通橡膠一樣表現(xiàn)為恒定值，而在臨近清亮點Tc的很小的溫度范圍內(nèi)，CT值發(fā)生突變，其正負與間隔基中次甲基的個數(shù)有關(guān)(見圖4－12)。這歸結(jié)于液晶基元的應(yīng)力誘導(dǎo)取向。LCE的光彈性第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四拉伸的液晶彈性體中液晶側(cè)基和高分子網(wǎng)絡(luò)的偶聯(lián)效應(yīng)第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四ShapeMemoryEffectExhibitedbySmectic-CLiquidCrystallineElastomers第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四1991年Finkelmann首先報道了“向列型液單晶彈性體”的制備[10]，它在光學上類似于有機或無機單晶。它的交聯(lián)反應(yīng)分兩步進行。第一步首先生成部分交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，然后在應(yīng)力作用下形成各向異性網(wǎng)絡(luò)，當應(yīng)力負載超過實現(xiàn)均一取向所需的閾值時，第二步交聯(lián)反應(yīng)使該取向態(tài)固定下來,形成透明的光學上與單軸晶體相類似的膜材料。液單晶彈性體的概念也可以推廣到其它的合成方法和密交聯(lián)體系。將液晶單體和交聯(lián)劑的混合物或帶有反應(yīng)性基團的液晶高分子轉(zhuǎn)移到適當?shù)幕迳希跈C械力，取向表面，偏振光或電磁場的作用下實現(xiàn)分子的宏觀取向并使其固定化，得到各向異性的液晶彈性體或熱固體。

液單晶彈性體第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液單晶彈性體的兩步合成第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體中高分子網(wǎng)絡(luò)和液晶側(cè)基之間的偶合效應(yīng)表現(xiàn)在高分子網(wǎng)絡(luò)的機械變形導(dǎo)致液晶側(cè)基的取向態(tài)的改變，反言之，受外場驅(qū)使液晶側(cè)基的取向態(tài)的改變也在彈性體的變形中反映出來。應(yīng)用中子散射技術(shù)可從分子水平上闡明兩者的關(guān)系。事實上，只需很小的機械拉伸就可導(dǎo)致液晶基元很大程度的宏觀取向。對于液晶彈性體所觀察到的許多特殊現(xiàn)象，如電場誘導(dǎo)形狀變化，負泊松比效應(yīng)，機械或電的分子開關(guān)，記憶效應(yīng)和相態(tài)的變化都與這種相互作用有關(guān)。連接液晶基元與高分子鏈的間隔段越短，這種偶合效應(yīng)越強。根據(jù)小的機械變形可導(dǎo)致液晶側(cè)基的取向態(tài)的顯著改變及其可逆性的特點，Brand理論預(yù)測了并由Finkelmann和

Zental實驗觀測到單疇的液晶彈性體（液單晶彈性體）的反壓電響應(yīng)。由于對環(huán)境條件（應(yīng)力場和電場，溫度和光照等）的敏感性和記憶效應(yīng)，液晶彈性體,特別是液單晶彈性體適合作為有分子開關(guān)性質(zhì)的智能材料。

液晶彈性體的潛在應(yīng)用前景第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶凝膠(LiquidCrystalGel)聚合物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定液晶PNLC型的鐵電液晶顯示(穩(wěn)定,快速,液晶層厚可大于SSLCD的極限2微米)

電開關(guān)的反射鏡,反射型LCD

電形變智能材料記憶材料第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四智能高分子凝膠和液晶凝膠智能高分子凝膠是其結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)可以隨外界環(huán)境改變而變化的高分子凝膠。當這種凝膠受到外界刺激，如當溶劑的組成、pH值、離子強度、溫度、光強度和電場等刺激信號時其結(jié)構(gòu)和特性（主要是體積）會隨之響應(yīng)，呈現(xiàn)體積相轉(zhuǎn)變行為(溶脹相收縮相）。根據(jù)溶劑的不同，又分為高分子水凝膠和高分子有機凝膠。當凝膠受到外界刺激時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的鏈段構(gòu)象發(fā)生較大變化，發(fā)生響應(yīng)的形變；一旦刺激消失，自動恢復(fù)到內(nèi)能較低的穩(wěn)定狀態(tài)。在柔性執(zhí)行元件、微機械、藥物釋放、分離膜、生物材料等方面有誘人的應(yīng)用前景。液晶凝膠主要由室溫型的向列型液晶和“凝膠劑”組成，“凝膠劑”通過化學或物理交聯(lián)，與液晶本體發(fā)生微相分離，形成分散在液晶本體中的微纖狀聚集體。形成的液晶凝膠是一種有自支撐性的軟固體，可以顯示重要的電光性質(zhì)?？梢宰龀晒馍⑸湫偷母邔Ρ榷鹊碾姽忾_關(guān)。第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四在液晶中加入凝膠化試劑（通常為氨基酸或酰胺的衍生物），通過氫鍵等分子間相互作用自組裝成纖狀結(jié)構(gòu)，與液晶產(chǎn)生微相分離。這種復(fù)合體系被稱作液晶物理凝膠。與共價鍵合的液晶化學凝膠相比，具有自組裝和結(jié)構(gòu)可逆的特征。它顯示了高速電場響應(yīng)的效果。液晶物理凝膠與高分子分散液晶（PDLC）體系相比，液晶物理凝膠中液晶以外的分子集合體的重量比只有0.3~2.0%，而PDLC中高分子占40～60%。因為液晶物理凝膠具有其它體系所沒有的獨特的有序和階層結(jié)構(gòu)特征，可望成為新一代的功能材料。液晶物理凝膠第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶物理凝膠幾種常用的凝膠劑凝膠劑在液晶介質(zhì)中的微相分離第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶各向異性凝膠是由高分子網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的取向小分子液晶形成的軟固體。一般來講，該體系中液晶長程有序是在分散于液晶中的單體聚合反應(yīng)前由于表面或電場作用來實現(xiàn)的。在取向的液晶環(huán)境中單體的聚合導(dǎo)致取向的聚合物網(wǎng)絡(luò)，它從液晶中微相分離出來，能長久地保持液晶取向和液晶相織構(gòu)。液晶取向可因外場，如電場作用或溫度變化而改變，而一旦外部激勵因素撤除，則會馬上回復(fù)到初始取向狀態(tài)。液晶凝膠的這種記憶效應(yīng)使它具有許多潛在的應(yīng)用。特別對于利用膽甾相液晶制備反射型的液晶顯示器時，通常液晶顯示器中使液晶分子均一排列的取向?qū)硬荒苁鼓戠尴嘁壕Щ貜?fù)初始的取向狀態(tài)，在體系中利用原位光交聯(lián)生成各向異性高分子網(wǎng)絡(luò)，則可對于初始取向態(tài)產(chǎn)生“內(nèi)在”記憶，所形成的寬帶膽甾相凝膠可表現(xiàn)出多穩(wěn)態(tài)的可逆開關(guān)效應(yīng)。液晶各向異性凝膠及其應(yīng)用（1）

第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四鐵電液晶顯示具有快速響應(yīng)特點，是一種有待開發(fā)的高性能的液晶顯示類型。一般依靠定向?qū)涌刂品肿尤∠虻谋砻娣€(wěn)定型的鐵電液晶顯示（SSFLCDs）有機械振動不穩(wěn)定的缺點，同時液晶池上下池壁的間隔必須控制在2微米左右，給加工工藝造成很大困難。這些問題可望用鐵電液晶凝膠來解決。其液晶分子取向是靠網(wǎng)絡(luò)來確定，而不是靠表面力。各向異性網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的鐵電液晶顯示(ANSFLCDs)在8微米厚的液晶池和較寬的電壓范圍表現(xiàn)了連續(xù)的開關(guān)性，而不會產(chǎn)生干涉色。與SSFLCDs相比，ANSFLCDs的這種開關(guān)行為允許制備有灰度梯度的全色液晶顯示。

液晶各向異性凝膠及其應(yīng)用（2）第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四

肌肉仿生—熱、電、光調(diào)制的可逆伸縮聚合物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的液晶體系用于散射型液晶顯示含手性物質(zhì)的液晶體系的可調(diào)制波長的反射器和反射型液晶顯示含手性物質(zhì)的液晶體系用于可調(diào)制波長和低閾值電壓的無鏡(mirror-less)激光器聚合物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的鐵電液晶和納米機械基于液晶彈性體、液晶凝膠的先進智能材料第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四ji肌肉仿生—熱、電、光調(diào)制的可逆伸縮ExternalstimulusTemperatureLightE-fieldMechanicalForce第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體用作人工肌肉的幾個要素

調(diào)制作用發(fā)生的溫度范圍網(wǎng)絡(luò)中液晶基元的取向人工肌肉產(chǎn)生的力效能（能耗和功）調(diào)制器的響應(yīng)時間第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四J.Nacirietal,Macromolecules

2003,36,8499.Naciri等制備了液晶彈性體纖維和膜，顯示了類肌肉的物理性質(zhì):在NI轉(zhuǎn)變區(qū)的應(yīng)變的熱彈響應(yīng)約35－40％收縮力為300kPa粘彈損耗很小收縮響應(yīng)快（幾分鐘），但回伸展慢，與低熱導(dǎo)有關(guān)。加熱導(dǎo)碳纖維摻雜，不影響機械性質(zhì)。骨骼肌肉第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四各向異性液晶凝膠用于電刺激的人工肌肉C.Huang,Q-M.Zhang,andA.Jakli,Adv.Func.Mater.2003,13,525.

Zhang等研究了在取向狀態(tài)下原位光聚合制備的各向異性液晶凝膠的電－機械響應(yīng)，與一般聚合物凝膠相比，響應(yīng)速度要快得多電場誘導(dǎo)應(yīng)變大于2％在25MV/m的電場下得到高電－機械能轉(zhuǎn)變效率(~75%)

沿調(diào)制方向的彈性模量為100MPa與人工肌肉和其它微電－機械器件有工藝上的相容性第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體的光調(diào)制1.H.Finkelmann,E.Nishikawa,G.G.Pereira,M.Warner,Phys.Rev.Lett.

2001,87,15501.2.Mh.Li,P.Keller,B.Li,Xg.Wang,M.Brunet,Adv.Mater.2003,15,569.Fikelmann等報道了含Azo成份的液晶網(wǎng)絡(luò)可用光照產(chǎn)生大的收縮。這來由于Azo成份的光異構(gòu)化導(dǎo)致的相轉(zhuǎn)變。為了解決與光聚合過程相關(guān)的工藝問題，Li&Keller采用了近紅外的光引發(fā)劑，使預(yù)取向的液晶單體光聚合/交聯(lián)。彈性體薄膜表現(xiàn)了快速(少于1分鐘)光化學收縮（UV驅(qū)動，18％),與光強和Azo濃度有關(guān)光聚合和光驅(qū)動可以分別采用不同波段的光源！第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四Nature2003,Vol.425,145可望用于微米或納米尺寸的高速操控器如微型機器人和光學微型鑷子改變偏振光的波長和方向能可逆地在不同方向上進行卷縮和舒展地機械效應(yīng)第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四聚合物穩(wěn)定的液晶顯示PDLCPNLC第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶物理凝膠用于散射型電光顯示TakashiKatoetal.J.Mater.Chem.,2003,13,2870;2002,12,2197無需偏振片，亮度高，低驅(qū)動電壓，結(jié)構(gòu)簡單，有望用于大屏幕顯示第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四膽甾型液晶凝膠用于可開關(guān)的寬帶反射器a)可見光反射譜隨電壓的變化b)光交聯(lián)前后反射譜的變化R.A.M.Hikmet,&H.Kemperman,Nature,1998,392,476.第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下的選擇性反射H.Yang,etalAppl.Phys.Lett.2003,82,2407.可用于譜帶和帶寬－溫控反射器溫度敏感的紅外傳感器第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四膽甾型液晶凝膠用于全色反射型液晶顯示膽甾型液晶的反射色帶的溫控效應(yīng)可用于制備局部反射不同顏色的圖案化凝膠。即在不同溫度下用不同的光學掩膜對含有手性單體，手性添加劑，非反應(yīng)性的商品液晶，少量交聯(lián)劑和光敏劑的混合物進行原位交聯(lián)。由于對應(yīng)不同的螺距（與反射色對應(yīng)）開關(guān)閾值電壓不同，不同顏色的區(qū)域開關(guān)次序不同，因而無需圖案化的電極。這樣的膽甾凝膠層可用于全色反射型液晶顯示。無需象通常的液晶顯示中要用彩色濾光片。R.A.M.Hikmet,&R.Polesso,Adv.Mater.

2002,14,502.第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四A.Y.Bobrovsky,andV.P.Shibaev,Adv.Funct.Mater.2002,12,367.R.A.vanDelden,M.B.vanGelder,N.P.M.Huck,andB.L.Feringa,Adv.Funct.Mater.2003,13,319膽甾型液晶凝膠反射色的光調(diào)制含手性偶氮成份的手性液晶取向膜的透過譜1.光照前；2.紫外光照后選擇性反射光波長隨不同波長紫外光照的變化第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四螺旋膽甾結(jié)構(gòu)的光化學調(diào)制用于可逆光子型全色顯示etal光化學方式改變手性物質(zhì)的螺旋能(HTP)，從而改變螺距，用于光子型的彩色顯示，只對光信息響應(yīng)，無需外加電場關(guān)鍵在合成手性的光色性物質(zhì)，兼有大的初始HTP及大的HTP的光化學變化，能在整個可見光范圍快速響應(yīng)反射向短波波轉(zhuǎn)移反射向長波轉(zhuǎn)移第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四彩色顯示用膽甾型液晶PDLC無需背光源，偏振片，濾光片手性基團的光降解導(dǎo)致液滴內(nèi)濃度降低造成反射波長紅移第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四含自組裝微纖的雙穩(wěn)態(tài)向列型液晶向列型液晶的電開關(guān)和自組裝的微纖的熱開關(guān)結(jié)合產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四692－696第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四膽甾型液晶用于無鏡低閾值激光技術(shù)因為存在選擇性反射譜帶，膽甾型液晶為一維光量子帶隙材料。其帶隙結(jié)構(gòu)使得它能無需在激光腔中外加鏡面而發(fā)生激光。很薄（15－30微米）的小分子量的膽甾型液晶樣品添加不同的染料可以發(fā)激光。膽甾型液晶的作用相當于分散的腔體。激光在反射帶的邊緣以納米秒或微微秒的時間尺度發(fā)生。膽甾型液晶彈性體的產(chǎn)生使得螺旋結(jié)構(gòu)可以通過外部的機械場來改變。發(fā)射的激光也可以通過改變手性成份的濃度和光誘導(dǎo)反應(yīng)來精細調(diào)節(jié)。用自支撐的膽甾型液晶彈性體可得到低閾值可調(diào)制的激光。1.S.T.Kim,H.Finkelmann,Macromol.RapidCommun2001,22,429.2.H.Finkelmann,S.T.Kim,A.Mu?oz,P.Palffy-Muhoray,andB.Taheri,Adv.Mater.2001,13,1069.3.J.Schmidtke,W.Stille,H.FinkelmannandS.T.Kim,Adv.Mater.2002,14,746.4.A.Chanishvili,G.Chilaya,G.Petriashvili,R.Barberi,R.Bartolino,G.Cipparrone,A.Mazzulla,andL.Oriol,Adv.Mater.2004,16,791.第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四純膽甾液晶在a)薄和b)厚膜中典型的透過和發(fā)射光譜第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四Finkelmann&Palffy-Muhoray在液單晶彈性體中觀察到低閾值可調(diào)制的無鏡激光發(fā)射。線寬很窄，約3?范圍。第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四各向異性（單疇）鐵電液晶彈性體的制備第53頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四W.Lehmann,R.Zental等在自然雜志上報道了鐵電液晶彈性體作為薄膜型液晶納米器件的研究結(jié)果[11]，在硅氧烷主干上含手性側(cè)基和交聯(lián)度為10％的液晶彈性體在

1.5MV/cm-1的電場下表現(xiàn)了垂直電場方向的收縮率為

4％的反壓電效應(yīng)。與其相比，過去所用的偏氟乙烯共聚物達到同樣數(shù)量級的電誘導(dǎo)應(yīng)變需用高于其兩個數(shù)量級的電場。

鐵電LCE的大的側(cè)向電收縮W.Lehmann,R.Zentaletal.Nature,2001,410,447至今，納米尺寸的制動(actuation)主要用某種晶體（如石英）和智能陶瓷中的線性壓電效應(yīng)來實現(xiàn)。但是，應(yīng)變很小（小于0.1％)。偏氟乙烯共聚物在150MVm-1的電場中電收縮可高達4％。電能機械能第54頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四液晶彈性體納米機械W.Lehmann,R.Zentaletal.Nature,2001,410,447第55頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四幾種材料的反壓電效應(yīng)之比較石英，智能陶瓷材料電場電收縮%偏氟乙烯共聚物鐵電液晶彈性體1.5MV/cm-11.5MV/cm-1150MVm-10.1％4％4％第56頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四基于液晶彈性體、液晶凝膠的先進智能材料

肌肉仿生—熱、電、光調(diào)制的可逆伸縮聚合物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的液晶體系用于散射型液晶顯示含手性物質(zhì)的液晶體系的可調(diào)制波長的反射器和全色反射型液晶顯示含手性物質(zhì)的液晶體系用于可調(diào)制波長和低閾值電壓的無鏡(mirror-less)激光器聚合物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的鐵電液晶和納米機械