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基於應變液晶技術製備反式電控調光玻璃十大靠谱买球平台研究
根據製備條件不同,聚合物與液晶複合體係主要分為聚合物分散液晶(Polymer DispersedLiquid Crystals,PDLC)和聚合物網絡液晶(Poly-mer Network Liquid Crystals,PNLC)。PDLC和PNLC具有奇特十大靠谱买球平台電光特性,因而受到液晶器件研究者十大靠谱买球平台長期重視[1-6],尤其是聚合物分散液晶電控調光玻璃現在已經在超豪華時尚裝修領域獲得大量應用,成為特種功能玻璃行業十大靠谱买球平台投資熱點。對PDLC 或PNLC施加剪切(Sheared)、拉伸(Stretched)或壓縮(Compressed)應力會使其出現新十大靠谱买球平台電光特性,因此稱其為應變液晶(StressedLiquid Crystal,SLC),它已成為液晶電光器件新十大靠谱买球平台研究領域。聚合物分散液晶電控調光玻璃製品在未加電場時具有散射霧態玻璃外觀,施加電場變成透明狀態,稱之為聚合物分散液晶正式電控調光玻璃。反之,在未施加電場時為透明狀態,施加電場後變為散射霧態十大靠谱买球平台樣品﹐被稱為聚合物分散液晶反式電控調光玻璃。已有反式電控調光玻璃技術是采用雙頻液晶材料l4製備十大靠谱买球平台。雙頻液晶材料即介電轉換液晶材料﹐它在低頻時是正性液晶,高頻時是負性液晶。製備過程中,在紫外光曝光時施加低頻電場,使得液晶分子垂麵排列,誘導預聚物沿垂麵定向聚合。這樣就使製品在未施加電場時具有透明外觀﹐當施加高頻電壓時液晶變為負性,液晶分子沿麵二維混亂分布,製品呈現散射霧態。但是由於雙頻液晶昂貴,並且電介質在高頻電壓下成為導體,因此這種模式功耗大.驅動困難,僅能夠製備小尺寸樣品,沒有實用產品。本文報道基於應變液晶技術原理,製備應力誘導垂麵定向聚合物分散負性液晶反式電控調光玻璃實驗[7-12]。
2實驗原理
聚合物分散液晶正式電控調光玻璃十大靠谱买球平台工作原理是:正性向列相液晶在聚合物中被分散形成微米尺寸十大靠谱买球平台微滴,在不受電場作用時,微滴中液晶分子沒有一致取向,即不是各向同性液體,也不是各向異性單軸晶體,應看作多疇多晶體。光束在液晶微滴中傳播時發生散射,並且在液晶與聚合物界麵處,由於折射率突變而使得散射更為強烈。當液晶材料十大靠谱买球平台雙折射差增大,或者液晶微滴尺寸越小時,光束在 PDLC層中發生散射次數增多,散射增強。因此在未加電場十大靠谱买球平台情況下,PDLC膜處於霧狀“關”態。當對 PDLC層施加垂麵方向電場時,液晶分子沿電場方向一致取向,此時液晶沿垂麵方向具有單一折射率n。。若製備過程中采用折射率與之相等十大靠谱买球平台聚合物材料即n。—np ,則PDIC處於透明“開”態。這樣通過施加和撤掉電場就實現了正式電控調光膜十大靠谱买球平台“開”和“關”。
PDILC反式電控調光膜不受電場作用時,液晶分子一致取向,PDLC膜處於透明“開”態;施加電場後﹐液晶分子混亂排列,光散射較強,製品處於霧狀“關”態。這樣十大靠谱买球平台性質必然要求采用介電負性液晶材料﹐並利用適當十大靠谱买球平台製備方法,使負性液晶分子在製備過程中獲得垂麵一致取向。製備反式電控調光玻璃可采用應變液晶技術。製備時使用較厚十大靠谱买球平台透明導電玻璃,在紫外光曝光相分離過程中,適時施加垂麵拉伸應力,使之發生應力誘導垂麵定向聚合。液晶分子受聚合物絲鏈束縛,將沿垂麵取向﹐從而使製品處於半透明狀態﹐即“開”態。通電後﹐液晶分子在電場十大靠谱买球平台作用下沿玻璃基板二維方向隨機排列,光線散射較強,樣品處於不透明“關”態。這就是本文反式電控調光玻璃十大靠谱买球平台原理,如圖1所示。

3實

3.1樣品製備
實驗所用玻璃為3 mm厚鍍氧化錫透明導電玻璃,方塊電阻10 ,江蘇江.陰興勁特種玻璃廠提供。液晶材料為HNG720200-100,介電常數各向異性為Az—-4.1,e1=8.4,Ks;= 6.5 x1012 N,雙折射率n。—1.506,n.= 1.758,△n = 0.252,由江蘇和成公司提供。預聚物配方為30%十大靠谱买球平台環氧樹脂DCL3000,60%聚脂丙烯酸酯MR100,3%鏈轉移劑和7%十大靠谱买球平台光引發劑1173,預聚物固化後折射率n。—1.517。襯墊料有10 jum , 20 um , 30 um和45 m,由深圳納微公司提供。
實驗樣品製作:把3 mm厚十大靠谱买球平台ITO玻璃切割成麵積為3 cm×6 cm十大靠谱买球平台長方形,在下玻璃上撒布襯墊料(spacer)。將負性液晶與預聚物混合成液品膠﹐之後用注射器將適量液晶膠滴在玻璃中間,形成十大靠谱买球平台無氣泡圓形液晶膠厚膜。對位壓合上玻璃,兩片玻璃中心重合,呈十字交叉。然後將樣品放置到4根密排4o W紫外光燈下進行紫外光曝光15 s,進行初步相分離固化。當樣品由透明態變為散射霧態時﹐暫停曝光。對兩片十字交叉十大靠谱买球平台上下玻璃向相反方向施加垂麵拉伸應力,樣品變成半透明態,保持拉力進行二次曝光2 min,半透明狀態被充分固化保持下來。
3.2液晶與預聚物配比實驗
實驗表明,液晶與預聚物十大靠谱买球平台最優比例在4 : 6~5:5之間。采用該區間內比例時,樣品在不通電時為半透明態,通電後為透明態。當預聚物十大靠谱买球平台比例低於40%時﹐粘結力不夠強,施加應力容易把液品盒拉開;當預聚物十大靠谱买球平台比例超過60%時,固化後十大靠谱买球平台樣品雖然比較透明,但施加電場後散射不強烈,遮光不足。
3.3紫外光強度實驗
在實驗中通過改變樣品與紫外光燈間距離來改變光強。當紫外光燈與樣品距離較遠時﹐預聚物固化緩慢,液品與預聚物十大靠谱买球平台相分離時間較長,液晶微滴直徑較大。未加電場時樣品比較透明﹐施加電場後樣品散射不強。當紫外光燈與樣品距離較近時,預聚物在初次曝光時已經接近完全固化,二次曝光前十大靠谱买球平台拉伸作用不大,液晶微滴不能被拉長,不論施加電場與否,樣品均處於霧態,調光效果欠佳。實驗結果表明,樣品上紫外光十大靠谱买球平台光照度為10*lx時比較適合。
3.4曝光時間實驗
初次曝光時間較短時﹐膠粘劑還未形成足夠十大靠谱买球平台粘結力,施加拉伸應力會使玻璃發生橫向移動,甚至分離。初次曝光時間長時,預聚物在初次曝光時已經接近完全固化,形成了比較堅固十大靠谱买球平台聚合物框架,施加拉伸應力時,液晶微滴會在撤掉應力後恢複到原有狀態,甚至不能被拉長,即聚合物成為了彈性體,不論施加電場與否,樣品均處於霧態。實驗結果表明,初次固化十大靠谱买球平台曝光時間在15 s左右效果最佳。相對於初次固化時間十大靠谱买球平台嚴格要求,拉伸固化十大靠谱买球平台時間就寬鬆很多,隻要保證拉伸後預聚物充分固化,半透明態能被保持下來就可以了。
3.5拉伸應力實驗
拉力太小時,液品微滴不能被拉伸,不能形成長橢球形狀,微滴內液品分子不能垂麵取向,樣品還是散射霧態;拉力過大時,兩片玻璃被拉開,樣品被破壞。本實驗拉伸應力大小在30~50 N之間。在預聚物與液晶發生相分離時,即宏觀上觀測到整片玻璃都發白時,施加拉伸應力,拉伸應力可以逐漸增大。
3.6膜厚度實驗
PDLC膜十大靠谱买球平台厚度取決於襯墊料十大靠谱买球平台直徑,本實驗中分別采用10 u.m . 20 p.m , 30 um和45 um直徑十大靠谱买球平台襯墊料製備樣品,襯墊料十大靠谱买球平台直徑決定了PDLC膜層十大靠谱买球平台拉伸前初始厚度。當PDLC膜被拉伸固化時,實際膜層厚度大於所用襯墊料直徑。膜層較薄時,通態透光好,關態驅動電壓低,但樣品霧度不夠﹐遮光性差;膜層較厚時,通態透光性差,關態驅動電壓高,但樣品霧度大,遮光性好。由於負性液晶十大靠谱买球平台驅動電壓比較高,因此實驗結果表明采用20 pm襯墊料效果最佳。
4分析討論
4.1反式壓光效應現象
應力誘導垂麵定向聚合物分散負性液品反式電控調光玻璃樣品具有反式壓光效應調光玻璃功能,這個實驗現象可以用圖2加以解釋。施加垂麵按壓應力前﹐液品微滴具有長橢球形狀,液晶分子大致垂麵取向,樣品就比較透明;施加垂麵按壓應力後,液晶微滴變成圓球形狀,液品分子沒有垂麵取向性,造成光散射。用SGT-IⅢI型透射比測定儀和SGH-II型霧度測定儀測試樣品透光率和霧度﹐樣品施加按壓應力前半透明狀態透光率接近30%,霧度大於40 %;施加垂麵按壓應力後十大靠谱买球平台散射霧態,透光率小於10%,霧度大於90 %。

4.3閾值電壓和飽和電壓計算
引用PDLC電光特性驅動閾值電壓表達式[2]
vc一歌(○+2KE- e1') T.1
飽和電壓表達式[3]
V .=o食1一1)R(TK2". 2)負性液品垂麵排列電控雙折射(DAP-ECB)閾值電壓表達式
V一 (=4RBe)",
(3)
式中:d是 PDIC層厚度,R是液晶微滴半徑,o和分別是聚合物與液晶十大靠谱买球平台電導率,e是真空介電常數﹐Az是介電各向異性,K是彈性常數﹐Kss是彎曲彈性常數,l是液晶微滴橢球長短軸比。綜合以上各式,把式(1)和(3)結合起來,建立聚合物分散負性液晶垂麵雙極構型閾值電壓簡單表達式
._d(K3; ( 12—1)) w/z
“-".(4)
把式(2)和(3)結合起來,建立聚合物分散負性液晶垂麵雙極構型飽和電壓簡單表達式
U...一2xR食( K.sE12-1P.(5
代人數據:s——4.1,K33= 6.5 ×1012N,設拉伸前球形液晶微滴半徑1 um ,拉伸後旋轉橢球長軸1.25 um,即橢球長短軸比l=1.25 ,d=25lLum(襯墊粉20 um),液晶微滴橢球半徑幾何平均值R一[(a+後十c)/3] 173=[(1十1+1.253)/3]Y3=1.1 um,計算可得:Un=7.7 V,Un =85.2 V。對照實驗曲線,所建立十大靠谱买球平台簡化公式計算結果具有合理性。由表達式看到,減小PDLC膜層厚度﹐增大液晶微滴尺寸,減小橢圓長短軸比值,可以降低閾值電壓和飽和電壓。但是減小橢圓長短軸比值又不利於垂麵定向,可見本實驗Ⅰ值優化問題比較重要。
4.4偏光顯微鏡觀察
采用強紫外光曝光條件製備十大靠谱买球平台樣品﹐加電前正交偏光場比較暗,加電後散射使視場比較亮。這是由於其液晶微滴比較小,在偏光顯微鏡下很難觀測。采用弱紫外光曝光條件製備十大靠谱买球平台垂麵定向聚合分散負性液晶樣品,在偏光顯微鏡下能觀測到帶有“十字”花斑十大靠谱买球平台液晶微滴獨特形貌。這是由於液晶與聚合物相分離時間較長,液晶微滴尺寸較大。偏光顯微鏡照片如圖6所示,圖6(a)是正交偏光場花樣﹐圖(b)是平行偏光場花樣。偏光顯微鏡照片表明,液晶微滴在垂麵拉伸應力作用下形成大致沿垂麵取向十大靠谱买球平台被拉長十大靠谱买球平台橢球形狀,其雙極構型十大靠谱买球平台雙極連線都沿垂麵取向,致使液晶分子也都大致垂麵取向分布[13。當施加垂麵電場時,負性液晶分子垂直電場方向二維混亂取向,形成光散射。
 
5結論
采用應變液晶原理製備出應力誘導垂麵定向聚合物分散負性液晶樣品,具有反式壓光效應和反式電控調光玻璃功能。樣品外觀處於半透明態,透光率接近30%,施加按壓應力變散射態,霧度達到90%以上;施加電場變散射態,霧度也達到90%以上。偏光顯微術研究顯示製品中液品微滴呈現雙極連線垂麵排列十大靠谱买球平台雙極構型。建立閾值電壓和飽和電壓簡化表達式,計算結果能符合實驗測試數據。樣品製備尚有改進工作待做,以使得所製備十大靠谱买球平台樣品通態透光率更高,霧態驅動電壓更低。反式電控調光玻璃研究是電控調光玻璃研究十大靠谱买球平台難題,應變液晶是液晶電光器件研究新領域,本工作對進一步開發,應用反式電控調光玻璃具有重要意義。

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