[發(fā)明專利]一種基于橢球形液晶微液滴的雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜及其狀態(tài)轉(zhuǎn)變方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911405468.8
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111176044B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳東;楊晨靜;孔琳琳;王行政;孫竹;胡靈杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02F1/139
• 分類號: G02F1/139;G02F1/1334
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種基于橢球形液晶微液滴的雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜及其狀態(tài)轉(zhuǎn)變方法。該雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜包括聚合物薄膜和其中均勻分散的橢球形液晶微液滴。橢球短軸垂直于薄膜表面，且具有短軸c＜長軸a＝b。在平行取向條件下，橢球形微液滴中的液晶向列相形成雙極結(jié)構(gòu)。其雙極軸沿橢球長軸方向，對應(yīng)PDLC膜的散射態(tài)；雙極軸沿橢球短軸方向，對應(yīng)PDLC膜的透明態(tài)。利用雙頻液晶的雙頻響應(yīng)特性，通過調(diào)節(jié)電場強度和頻率可以實現(xiàn)雙極軸沿橢球長軸和短軸的相互轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)薄膜散射態(tài)和透明態(tài)的相互轉(zhuǎn)換。因微液滴的橢球形狀，其散射態(tài)和透明態(tài)在移除電場后均可以一直維持。因此，該PDLC薄膜的散射態(tài)和透明態(tài)均不需要電場維持，具有節(jié)能、穩(wěn)定等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液晶應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于橢球形液晶微液滴的雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜及其狀態(tài)轉(zhuǎn)變方法。

背景技術(shù)

PDLC(polymer dispersed liquid crystal)，又稱為聚合物分散液晶，是液晶以微米量級的小微滴分散在有機固態(tài)聚合物基體內(nèi)。在微液滴中，由于平行取向，棍狀液晶向列相形成雙極結(jié)構(gòu)。在沒有電場的情況下，雙極軸隨機分布，即液晶微液滴的光軸隨機分布。此時，液晶微液滴的折射率與聚合物基體的折射率不匹配，對透射光具有強烈的散射作用，PDLC薄膜呈現(xiàn)不透明的散射態(tài)。當(dāng)施加電場時，棍狀液晶分子傾向于與電場平行，致使雙極軸沿電場方向排列，即液晶微液滴的光軸沿電場方向排列。此時，液晶微液滴的折射率與聚合物基體的折射率相匹配，透射光能夠很好的通過PDLC薄膜，PDLC薄膜呈現(xiàn)透明態(tài)。當(dāng)除去電場時，PDLC薄膜恢復(fù)不透明的散射狀態(tài)。因此，PDLC薄膜的透明態(tài)需要電場維持，能耗高、使用壽命短，極大地影響其應(yīng)用推廣。相應(yīng)地，實現(xiàn)PDLC膜透明態(tài)和散射態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)切換具有重要意義。

本發(fā)明設(shè)計了一種基于橢球形液晶微液滴的雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜。液晶微液滴在聚合物薄膜中呈扁平的橢球狀，其橢球短軸垂直于薄膜表面。因橢球的特殊形狀，棍狀液晶雙極軸沿橢球長軸排列(對應(yīng)PDLC薄膜散射態(tài))或短軸排列(對應(yīng)PDLC薄膜透明態(tài))，均可在沒有電場的情況下穩(wěn)定。其散射態(tài)和透明態(tài)的切換可以利用雙頻液晶的雙頻響應(yīng)特性。當(dāng)電場頻率小于雙頻液晶臨界頻率時，棍狀液晶分子傾向于沿電場排列，對應(yīng)雙極軸沿橢球短軸排列，PDLC薄膜呈透明態(tài)。當(dāng)電場頻率大于雙頻液晶臨界頻率時，棍狀液晶分子傾向于沿電場垂直方向排列，對應(yīng)雙極軸沿橢球長軸排列，PDLC薄膜呈散射態(tài)。

該PDLC薄膜的散射態(tài)和透明態(tài)均不需要電場維持，具有節(jié)能、穩(wěn)定等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于橢球形液晶微液滴雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜的制備方法，該方法制備的PDLC薄膜的散射態(tài)和透明態(tài)均不需要電場維持，具有節(jié)能、穩(wěn)定等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明首先公開了一種基于橢球形液晶微液滴雙穩(wěn)態(tài)PDLC膜，其制備方法包括如下步驟：

1)將液晶加入聚合物水溶液中，均勻攪拌將液晶微液滴均勻分散在聚合物水溶液中，得到液晶微液滴在聚合物水溶液中的均勻分散液；

2)將步驟1)所得的含有液晶微液滴的聚合物水溶液均勻涂布在基板上。隨著水分揮發(fā)，聚合物逐漸成膜。在薄膜的應(yīng)力下，均勻分散的球形液晶微液滴逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄降臋E球形液晶微液滴，橢球短軸垂直于薄膜表面，最終得到橢球形液晶微液滴均勻分散的PDLC薄膜。在聚合物薄膜的平行取向條件下，橢球形微液滴中的液晶向列相形成雙極結(jié)構(gòu)，雙極軸沿橢球長軸方向，組成液晶向列相的棍狀液晶分子沿橢球長軸方向排列，在薄膜平面內(nèi)，PDLC薄膜呈散射態(tài)。

優(yōu)選的，所述的PDLC膜的厚度為20-25μm。

優(yōu)選的，橢球形液晶微液滴的長軸和短軸的比值為2.5。

優(yōu)選的，所述的聚合物為聚乙烯醇、明膠、卡拉膠、丙烯酸酯類、多烯硫醇中的一種或多種。