[發明專利]一種光、熱雙控的液晶物理凝膠的制備方法

在審

• 申請號: 201911355211.6
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111139086A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 楊洋
• 申請（專利權）人: 楊洋
• 主分類號: C09K19/52
• 分類號: C09K19/52;C09K19/54;B01J13/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種光、熱雙控的液晶物理凝膠的制備方法，屬于軟物質材料技術領域。本發明將金屬銀納米結構引入到稀土摻雜的小分子液晶中，將改性小分子液晶溶脹到陶瓷纖維?二氧化硅/聚甲基丙烯酸酯聚合物中制備出一種光、熱雙控的液晶物理凝膠；金屬納米結構的存在促進了熒光物質的光分解，入射場強度增加，在合適的金屬結構條件下，熒光分子輻射衰減速率提高，非輻射衰減的能量損耗降低，熒光物質的激發態壽命改變，從而使得發光效率提高；陶瓷纖維的添加，能充分提高液晶物理凝膠的抗剪切能力。

技術領域

本發明涉及一種光、熱雙控的液晶物理凝膠的制備方法，屬于軟物質材料技術領域。

背景技術

眾所周知，物質的狀態分為三態：氣態、液態和固態三種基本狀態。物質的狀態在適當條件下可以互相轉變。隨著人們對物質狀態認識的深入，發現物質除了上述三態之外，還存在等離子態、非晶固態、液晶態、超導態、中子態等。普通的無機或有機物質受熱后會直接從固態轉變為液態，但是某些有機物融化時，并非直接轉變為各向同性的液體，而是經過一種于固態與液態之間的“中間相態”。具有這種特殊相態的物質稱為液晶。液晶材料從表觀上看是失去固態物質應有的剛性，變成具有流動性的液體。但從分子結構上看則具有一維或二維的有序排列，因而在物理性質上呈現各向異性。液晶按相對分子質量大小可以分為液晶小分子和液晶聚合物，按來源可分為天然液晶和合成液晶，按液晶形成條件主要有溶致型液晶和熱致型液晶等。根據液晶分子排列的形式和有序性不同，液晶最常見的三種不同的結構類型為：向列相液晶、近晶相液晶、膽甾相液晶。

液晶具有光學的各向異性、長程有序的流動性、自組裝性等多種特殊的物理和化學性質，使其可應用于形變記憶材料、光學顯示材料、人工智能材料、光信息存儲材料等。其中光致變色液晶材料便是將液晶化合物和光致變色分子結合，充分發揮兩者的優良性能及相互間的協同作用，使其在光電子、分子開關、光信息存儲等領域有著潛在的應用價值。光致變色顧名思義即是對光具有獨特的響應性能。它是指某些化合物在一定波長的光或熱作用下分子結構會發生變化，從而導致其對光的吸收峰值即顏色的相應改變，且這種改變一般是可逆的。

光致變色分子一般可分為無機和有機體系兩大類，光致變色液晶中主要是將有機類光致變色分子通過結構設計引入至液晶單體中。

液晶分子兼具晶體各向異性和液體流動性的特點使其無法具備固定的形狀。在實際使用過程中，采取的解決方法是將液晶分子灌注到液晶盒中，或是采用聚合物分散液晶等方法以給予其力學支持。而實際上，近年來引起廣泛研究熱潮的方法是將三維網絡引入液晶中，將其凝膠化成一種新型軟固體功能材料-液晶凝膠。液晶凝膠相對于單純的液晶體系具有更強的機械穩定性，同時保留并且提高

了液晶的刺激響應性，使得液晶具備新型的光、電、磁等功能。根據形成網絡的作用力的不同，可分為液晶化學凝膠和液晶物理凝膠。

液晶物理凝膠通常由液晶和凝膠因子兩部分組成。凝膠因子是一類在較低的濃度下能夠使有機溶劑、水等凝膠化并形成粘彈狀固體的小分子化合物。目前用于形成液晶物理凝膠的凝膠因子主要包括：有機小分子化合物、樹枝狀大分子、嵌段共聚物、聚合物微球和側鏈聚合物等，其中，有機小分子凝膠因子的研究最為廣泛。凝膠因子自組裝的驅動力是非共價相互作用，主要包括分子間氫鍵、π-π堆積、范德華力、靜電作用和疏水作用等。液晶物理凝膠的制備方法通常是將凝膠因子加熱溶解在液晶中，再將所得溶液冷卻至室溫。或者將凝膠因子及液晶分子溶解在THF等溶劑中，然后在真空條件下除去溶劑。在冷卻過程中，分子出現三種聚集狀態：高度有序的聚集形成晶體：隨機聚集形成無定形沉淀物或聚集程度介于兩者之間形成凝膠。

一般認為，分子自組裝形成凝膠網絡經歷了從微觀到宏觀尺度的三個識別層次：一維結構是分子水平上的識別，促成了凝膠因子一維或二維的各向異性聚集；二維結構是聚集體的形態，如膠束、囊泡、纖維、管或片等，直接受分子結構的影響；三級結構涉及到單個聚集體相互作用形成網絡結構，并最終決定是否可以通過表面張力和毛細作用將溶劑分子束縛在網絡中形成凝膠，否則纖維將從溶液中析出。