[發明專利]一種光反射薄膜及其制備方法和傳感器

有效

• 申請號: 202110028333.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112882268B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 勞倫斯·德·哈恩;石秀儀;岳嵐嵩;周國富
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;深圳市國華光電科技有限公司
• 主分類號: G02F1/1333
• 分類號: G02F1/1333;G02F1/1334;G02F1/137;G01N21/29;G01B11/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發明公開了一種光反射薄膜及其制備方法和傳感器，該光反射薄膜的制備方法包括將包括液晶單體、擴鏈劑和光引發劑的原料混合，加熱反應，形成膽甾型主鏈液晶聚合物；液晶單體包含手性液晶單體和非手性液晶單體；將膽甾型主鏈液晶聚合物與致孔劑混合成混合物，取覆設具有平行配向層，將混合物覆設于平行配向層上，紫外光照射，然后去除致孔劑，制得具有多孔結構的膽甾型主鏈液晶彈性體；向膽甾型主鏈液晶彈性體中加入親水性可聚合鹽，再進行紫外光照射，使親水性可聚合鹽聚合形成親水性聚合物網絡，且親水性聚合物網絡與膽甾型主鏈液晶彈性體形成互穿聚合物網絡。通過以上方式，可制得光反射薄膜具有彈性，且具有可逆水響應和拉伸應變響應特性。

技術領域

本發明涉及光反射材料技術領域，尤其是涉及一種光反射薄膜及其制備方法和傳感器。

背景技術

液晶材料對人們日常生活有極大影響，其被應用于電視和個人計算機之類的顯示器。液晶特性使得處于液晶狀態的材料具有有趣的功能，如自組裝、可遠程控制的流動性，較大的雙折射和各種物理特性(如電場、磁場、光照和機械)下產生的各向異性。膽甾型液晶是一類特殊的具有虹彩結構色光子材料。膽甾型液晶呈現螺旋狀結構，其扭曲軸垂直于局部指向矢，由于沿螺旋軸而獲得的折射率變化，最終導致特定波長的反射。反射波長取決于螺旋結構的螺距大小，該螺距大小可以通過材料的化學組成、溫度或其他外部刺激輕松調節，并可以通過化學交聯來使其固定不變。目前膽甾型材料已經有許多應用，例如智能紅外反射器件、水響應彩色圖案、傳感器、成像和防偽措施等。

水響應膽甾型材料是一種特殊的液晶體系，可以應用于包裝、傳感器、智能紡織品等。但大多數傳統的水響應膽甾型材料通常具有高于室溫的玻璃化轉變溫度，當溫度低于玻璃化轉變溫度時，薄膜處于玻璃態，由于網絡的玻璃化和鏈遷移率的降低，聚合物鏈被“凍結”，薄膜被固定，其質地變脆，缺乏一定的彈性，這樣的薄膜在受到外力(如觸摸、拉伸、壓力等)時，其表面容易遭受損壞，不利于長期使用。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種光反射薄膜及其制備方法和傳感器。

本發明的第一方面，提供一種光反射薄膜的制備方法，其包括以下步驟：

S1、將包括液晶單體、擴鏈劑和光引發劑的原料混合，加熱反應，形成膽甾型主鏈液晶聚合物；所述液晶單體包括手性液晶單體和非手性液晶單體；

S2、將所述膽甾型主鏈液晶聚合物與致孔劑混合成混合物，取具有平行配向層的基板，將所述混合物覆設于所述平行配向層上，紫外光照射，然后去除致孔劑，制得具有多孔結構的膽甾型主鏈液晶彈性體；

S3、向所述膽甾型主鏈液晶彈性體中加入親水性可聚合鹽，再進行紫外光照射，使所述親水性可聚合鹽聚合形成親水性聚合物網絡，且所述親水性聚合物網絡與所述膽甾型主鏈液晶彈性體形成互穿聚合物網絡。

根據本發明實施例的光反射薄膜的制備方法，至少具有如下有益效果：該制備方法通過采用擴鏈劑與液晶單體加熱反應聚合形成膽甾型主鏈液晶聚合物，所形成的膽甾型主鏈液晶聚合物通過紫外光照射交聯后可形成彈性體體系，且所形成的彈性體系中其介晶順序與聚合物網絡直接偶聯，在整個網絡體系中，彈性體體系表現液晶的各向異性以及類型橡膠般的彈性，可展現特定的可見光顏色以及柔性可拉伸；并且，通過將致孔劑與膽甾型主鏈液晶聚合物混合制備具有多孔結構的膽甾型主鏈液晶彈性體，其多孔結構由致孔劑的添加來誘導產生，進而可通過向多孔結構內填充親水性可聚合鹽，經紫外光照射聚合后得到親水性聚合物網絡，并與膽甾型主鏈液晶彈性體形成相互交織的互穿網絡，其可從基板上剝離，所得光反射薄膜不僅在遇水后可發生顏色變化，而且柔性拉伸變色，即使受到外部接觸(比如受壓力、摩擦)，也不易受到損壞，非常有利于該光反射薄膜的長期使用。與傳統的質地較為脆性的水響應材料相比，該光反射薄膜可脫離基板使用，且質地柔軟，受到外力也不會遭受損壞，便于攜帶，從而可提高薄膜的多功能性，可應用于水響應傳感器、應變傳感器、可穿戴設備中。