光致形变液晶的特性研究及其应用探索
光致形变液晶高分子材料研究进展
光致形变液晶高分子材料研究进展摘要光致形变液晶高分子材料是指吸收光能后，分子间或分子内发生物理变化或化学变化的一类智能材料。
因为光具有环保性、远程可控性、瞬时性等特点，所以光致形变液晶高分子材料受到了越来越多研究者的关注，成为了研究的一个热点。
光致形变液晶高分子材料的伸缩、弯曲、爬行、转动等复杂的三维运动可以通过合理的设计来实现。
本文综述了近年来光致形变液晶高分子材料的研究进展及其应用。
关键词材料；液晶高分子；光致形变高分子材料材料是人类文明的标志，是社会生存和发展的基础，人类支配和改造自然能力的提高都是通过新型材料的发现和利用来实现的。
科学家们预言“21世纪将是智能材料的新时代”。
所谓的智能材料指的是能够根据周边环境的变化而做出不同响应的一种新型材料。
这其中材料对光、热、电、磁以及溶剂等不同介质所做出的响应。
根据智能材料所使用的材质的不同，我们可以将其大致归为三类：金属类智能材料、无机非金属类智能材料和智能高分子材料。
本文主要针对的是光致形变液晶高分子材料进行一些列研究和探讨，希望能起到抛砖引玉的效果，让更多的同行来共同关注这一领域的发展。
所谓的光致形变液晶高分子材料指的是能够吸收特定波长的光，而改变自身形状以及尺寸的一种高分子材料。
光致形变液晶材料之所以能够对光进行响应是因为其分子中含有感光官能团。
光致形变高分子要满足一定的条件才能发生形变，Lendlein等人认为需要满足下面三个条件[1]：1）感光官能团要以一定的方式引入到高分子材料中；2）当感光官能团与分子发生可逆的光异构化的时候，就能够引起材料在外观上的改变。
因为这种变化可以传递给高分子链，高分子链在构象上的变化则表现在外观形状以及尺寸的变化上；3）该体系的维持需要有一定的交联度，只有这样才能稳定材料最初的形体状态。
光致形变液晶高分子材料要想有大的形变，需要高分子链在材料中呈有序排列，从而可以产生各向异性的响应，这样产生的形变应力比较大。
光致形变液晶弹性体的研究进展
光致形变液晶弹性体的研究进展刘玉云;俞燕蕾【摘要】光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,因此光响应性高分子材料受到越来越多的关注.光响应高分子材料是指吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料.通过合理的设计,光响应高分子材料可以产生光致形变,完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动；因此它可以制作成多种柔性智能执行器,在很多领域有着广泛的应用前景.笔者综述了近年来光致形变液晶弹性体材料及其在光驱动型柔性执行器方面的研究进展,并展望了该领域的发展前景.%Photoresponsive polymeric materials have attracted increasing attention due to the unique advantages of light energy such as clean, safe, remote controllable and transient. Photoresponsive polymeric materials are a kind of functional polymers that can absorb energy and undergo intra- or inter-molecular physical or chemical transformations. Through the rational design, photoresponsive polymeric materials undergo macroscopic shape changes and complicated movements such as contraction, bending, creeping, rotation, and so on. Therefore, they can be fabricated to a variety of intelligent soft actuators with a wide range of applications in many fields. This review describes photodeformable liquid crystalline elastomers as well as their research development in the field of light-driven soft actuators.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】8页(P127-134)【关键词】液晶弹性体;光致形变;偶氮苯【作者】刘玉云;俞燕蕾【作者单位】复旦大学材料科学系,上海200433【正文语种】中文液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的状态，它像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，因此被称为“可流动的有序结构”。
光致形变液晶高分子(lcp)材料
光致形变液晶高分子（lcp）材料一、材料概述光致形变液晶高分子（LCP）材料是一种具有特殊性能的高分子材料，因其具有优异的机械性能、耐高温、耐腐蚀等特性，被广泛应用于多个领域。
本文将介绍LCP材料的性质、特点、制备方法及其应用领域。
二、材料性质LCP材料的主要特点包括其独特的液晶高分子结构，这种结构使得材料在加热时能形成有序的晶体结构，具有高强度、高模量和高耐热性等特性。
此外，LCP材料还具有光致形变性能，即在光照下，材料会发生微小的形状改变。
这种性能使得LCP材料在光学、机械等领域具有广泛的应用前景。
三、制备方法LCP材料的制备方法主要包括溶液浇铸法和熔融挤出法。
溶液浇铸法是将前驱体溶液倒入模具中，经固化、脱模和后处理得到成品。
熔融挤出法是将预聚物和交联剂混合熔融，通过挤出机塑化后浇入模具中，经固化、脱模和后处理得到成品。
制备过程中需要严格控制反应温度、压力和反应时间等参数。
四、应用领域1.电子设备：LCP材料可用于制造电子设备零部件，如连接器、传感器等，其优异的耐高温、耐腐蚀性能使得LCP材料成为电子设备中的理想材料。
2.航空航天：LCP材料可用于制造飞机零部件、仪表盘等高端产品，其高强度、高模量特性使得LCP材料在航空航天领域具有广泛应用前景。
3.医疗器械：LCP材料可用于制造医疗器械，如注射器针头、手术缝合线等，其良好的生物相容性和耐腐蚀性能使得LCP材料成为医疗器械领域的热门材料。
4.光学器件：LCP材料的独特性能使其在光学器件领域具有广泛应用前景，如光路指示器、激光器反射镜等。
其光致形变性能使得LCP 材料在光学器件中具有独特的应用价值。
五、未来展望随着科技的不断发展，LCP材料的应用领域还将不断扩大。
未来，LCP材料有望在更多领域发挥重要作用，如新能源汽车、可穿戴设备等领域。
同时，随着LCP材料的制备技术的不断改进，有望实现规模化生产，降低成本，进一步拓宽其应用领域。
总之，光致形变液晶高分子（LCP）材料作为一种具有优异性能的高分子材料，具有广泛的应用前景和市场潜力。
液晶材料的力学性能与变形特性研究
液晶材料的力学性能与变形特性研究液晶材料是一类在温度和压力条件下呈现液晶相状态的有机和无机材料。
由于其特殊的结构和性质，液晶材料在光电和显示等领域有着广泛的应用。
了解液晶材料的力学性能和变形特性对于优化其应用，提高产品可靠性至关重要。
本文将着重研究液晶材料的力学性能与变形特性，探讨其在理论和实践中的应用。
1. 介绍液晶材料的基本性质液晶材料是一种介于液体和固体之间的物质，具有高度有序的分子排列方式。
其特殊的结构使其在电场、热场和光场的作用下呈现出独特的性质和行为。
本节将介绍液晶材料的分子结构、相变行为以及液晶相的分类与特点。
2. 液晶材料的力学性能研究方法为了了解液晶材料的力学性能，需要进行一系列的实验和测试。
本节将介绍常用的研究方法，包括拉伸试验、弯曲试验、压缩试验等，以及这些实验方法在液晶材料力学性能研究中的应用。
3. 力学性能对液晶材料的影响力学性能是衡量液晶材料性能优劣的重要指标。
本节将深入探讨液晶材料的力学性能对其性能和应用的影响。
包括强度、韧性、蠕变等重要力学性能参数对液晶材料的影响及其在不同应用领域中的适用性。
4. 液晶材料的变形特性研究液晶材料在受外力作用下会发生一系列的变形。
了解液晶材料的变形特性对于优化其应用以及设计新型材料具有重要意义。
本节将探讨液晶材料的各种变形形式，包括弯曲、扭转、蠕变等，并分析这些变形形式对液晶材料性能的影响。
5. 液晶材料力学性能与变形特性的应用液晶材料的力学性能和变形特性在光电和显示领域有着广泛的应用。
本节将以实际应用为例，探讨液晶材料力学性能与变形特性与各种光电与显示器件的关系。
包括液晶显示器、变形显示器、光调制器等，并讨论如何通过优化液晶材料的力学性能和变形特性来提高器件性能。
6. 液晶材料的力学性能与变形特性的研究进展最后，本文将对液晶材料的力学性能与变形特性的研究进展进行概述。
包括目前存在的问题和挑战以及未来的研究方向。
通过对研究进展的总结和展望，期望能够为液晶材料的力学性能和变形特性研究提供一定的参考和指导。
智能材料科学中的光致变色材料研究
智能材料科学中的光致变色材料研究随着科学技术的不断进步和人们对材料性能的需求提高，智能材料的研究与应用成为了热门领域之一。
在智能材料中，光致变色材料以其独特的光学和化学特性引起了广泛的关注。
它们能够根据外界的刺激快速改变从透明到有色的状态，具有很多潜在的应用，例如光电子设备、可调谐光学器件和显示技术等。
光致变色材料的研究起源于上世纪的热变色玻璃。
传统的热变色玻璃需要高温才能实现颜色的改变，而光致变色材料则通过光线的照射来引发变色，具有温度敏感度低、操作简便等优点。
现代光致变色材料的研究主要集中在两个方面：一是有机分子材料，二是无机晶体材料。
有机分子材料常常采用有机染料或聚合物作为基础，并通过人工合成和化学修饰来调控其光学性质。
而无机晶体材料通常由金属离子或过渡金属离子构成，它们的光致变色性能主要与配位键和晶体结构有关。
在研究中，不同的策略被采用来实现光致变色材料的设计与制备。
一种常见的方法是通过结构改变来调节材料的颜色。
例如，通过调整分子结构和键合方式，可以改变材料的能带结构，从而改变其吸收和发射光谱，实现光致变色。
另外，一些特殊的材料结构，例如纳米结构和多孔结构，也被用来制备光致变色材料。
这些结构可以通过改变光的散射和衍射来调节材料的颜色。
另一种方法是通过添加外部刺激剂来触发材料的光致变色。
光致变色材料可以受到光、热、电磁场等多种刺激的影响，对于不同的刺激剂有不同的响应。
例如，一些光致变色材料可以在紫外光照射下发生激发态吸收，从而改变颜色。
而另一些材料则可以通过温度的变化来实现光致变色。
这种方法可以通过控制外部刺激剂的强度和频率来实现材料的精确调控。
光致变色材料还有一种重要的应用是在信息存储和显示技术领域。
光致变色材料可以通过局部照射来改变其颜色，从而实现可见光下的信息写入和擦除。
这种存储方式具有非接触、非破坏性等优点，对于高密度信息的存储和读取具有潜在的应用前景。
此外，光致变色材料在可调谐光学器件和光电子设备中也发挥着重要的作用。
液晶的光学特性分析
液晶的光学特性分析液晶的光学特性分析光的偏振性光矢量麦克斯韦在电磁波理论中指出电磁波是横波，由两个相互垂直的振动矢量即电场强度E和磁场强度H来表征，由于人们从光的偏振现象认识到光是横波，而且光速的测量值与电磁波速的理论计算值相符合，所以肯定光是一种电磁波，大量试验表明：在光波中产生感光作用和生理作用的是电场强度E，所以规定E 为光矢量，我们把E的振动称为光振动，光矢量E的方向就是光振动的方向。
自然光：一个原子或分子在某一瞬间发出的光本来是有确定振动方向的光波列，但是通常的光是大量原子的无规率发射，是一个瞬息万变、无序间歇过程，所以各个波列的光矢量可以分布在一切可能的方位，平均来看，光矢量对于光的传播方向成对成均匀分布，没有任何一个方位较其它方位更占优势，这种光就叫自然光。
自然光在反射、散射或通过某些晶体时，其偏振状态会发生变化。
例如阳光是自然光，但经天空漫射后是部分偏振的，一些室内的透明塑料盒，如录音带盒，在某些角度上会出现斑澜色彩，就是偏振光干涉的结果。
自然光的分解：在自然光中，任何取向的光矢量都可分解为两个相互垂直方向上的分量，很显然，自然光可用振幅相等的两个相互垂直方向上的振动来表示。
应当指出，由于自然光中振动的无序性，所以这两个相互垂直的光振动之间没有恒定的位相差，但应注意的是不能将两个相位无关联的光矢量合成为一个稳定的偏振光，显然对应两个相互垂直振动的光强各为自然光光强的一半。
如果采用某种方法能把两个相互垂直的振动之一去掉，那就获得了线偏振光，如果只能去掉两个振动之一的一部分，则称为部分偏振光。
偏振光线偏振光：如果光矢量在一个固定平面内只沿一个固定的方向振动，这种光称为线偏振光，也叫面偏振光或全偏振光，线偏振光的光矢量方向和传播方向构成的平面称为振动面，线偏振光的振动面是固定不变的。
部分偏振光：这是介于偏振光和自然光之间的一种偏振光，在垂直于这种光的传播方向的平面内，各方向的振动都有，但它们的振幅不相等。
液晶显示器件中的光学特性研究
液晶显示器件中的光学特性研究液晶显示器件可以说是现代生活中不可或缺的一部分，无论是手机、电视、电脑等各种显示设备都广泛采用了液晶显示技术。
而液晶显示器件的优良光学特性正是其能够被广泛应用的重要原因之一。
液晶显示器件中的光学特性主要是指液晶分子在电场作用下的取向改变所带来的光学效应。
液晶分子是含有两个不对称端的分子，具有长轴和短轴之分。
液晶分子的取向状态对于其光学特性起着至关重要的作用。
在有电场作用下，液晶分子会沿着电场方向对齐，这种取向状态称为同向取向。
而在没有电场作用下，液晶分子则会随机取向。
在同向取向的状态下，液晶分子可以调整光的传播方向和偏振状态，这就是液晶显示器件中的偏振器。
偏振器可以将具有随机偏振状态的自然光变为具有特定偏振状态的偏振光，偏振光在通过液晶层的时候，由于液晶分子的取向，导致光的传播方向被改变。
这样便可以根据不同的电场控制液晶分子的取向，从而调整液晶层中的偏振状态，实现图像的显示。
除了偏振器的作用外，液晶分子的取向还会影响液晶显示器件的光强度变化。
这是由于液晶分子的取向会对不同偏振状态的光的传播速度产生不同的影响，导致出现光束的相位差，从而引起光的干涉现象。
这一干涉现象也是液晶显示器件中的薄膜横向干涉现象。
薄膜横向干涉现象是由于液晶分子的取向在薄液晶层内是存在梯度的。
当光从一个高折射系数区域进入低折射系数区域时，会发生反射和折射，并产生相位差。
液晶分子的取向甚至可以精确控制产生相位差的大小和方向，这使得液晶显示器件中的图像达到更加准确的显示效果。
此外，液晶显示器件中光的折射率也是影响其光学特性的重要因素之一。
液晶分子在不同的荧光基团所处的位置上，由于分子内部振动状态的影响而表现出不同的电光特性。
这种电光特性的不同便导致不同区域的液晶层具有不同的折射率。
这使得来自不同区域的光在液晶层内的反射、折射、散射等过程中会出现不同的反应，从而影响液晶显示器件中图像的清晰程度和色彩还原能力。
液晶光电特性实验报告
液晶电光特性液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质（材料），它是在1888年由奥地利植物学家Reinitzer首先发现的。
在我们的日常生活中，适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。
目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多，有使用价值的也有4-5千种。
随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展，以及市场的巨大需求，人们对它的研究也进入了一个空前的状态。
本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解，并利用现有的物理知识进行初步的分析和解释。
实验目的1．掌握液晶的工作原理，测量其在特定波长下的扭曲角。
2．观察液晶光开关的时间响应曲线，得到液晶的上升时间和下降时间。
3．观察液晶的衍射现象，得到液晶的结构尺寸。
基本原理大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。
这些有机化合物分子多为细长的棒状结构，长度为数nm，粗细约为0.1nm量级，并按一定规律排列。
根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类1）近晶相液晶，结构大致如图1。
图1 图2 图3这种液晶的结构特点是：分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平衡。
且垂直或倾斜于层面。
2、向列相液晶，结构如图2。
这种液晶的结构特点是：分子的位置比较杂乱，不再分层排列。
但各分子的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。
3、胆甾相液晶，结构大致如图3。
分子也是分屏排列，每一层内的分子长轴方向基本相同。
并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。
以上的液晶特点大多是在自然条件下的状态特征，当我们对这些液晶施加外界影响时，他们的状态将会发生改变，从而表现出不同的物理光学特性。
下面我们以最常用的向列液晶为例，分析了解它在外界人为作用下的一些特性和特点。
我们在使用液晶的时候往往会将液晶材料夹在两个玻璃基片之间，并对四周进行密封。
为了我们的使用目的，将会对基片的内表面进行适当的处理，以便影响液晶分子的排列。
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光致形变液晶的特性研究及其应用探索
光致形变液晶是一种光响应型智能材料,能够在外界光照条件的刺激下改变自身性质。
这种材料具有安全、安保、可控性强等优点,有着广阔的应用空间。
将具有光敏性偶氮苯基团的手性材料引入到液晶基体中,可以使混合得到的液晶材料也具有光响应性,从而赋予传统材料特殊的新性能。
本文以偶氮类光致形变胆甾相液晶为研究对象,从理论上详细分析了胆甾相液晶的光学特性、偶氮化合物的光致异构化与光致取向及其对液晶的作用。
研究内容包括研究偶氮类光致形变液晶的基础性质,研究并对比了偶氮类光致形变液晶显示器件的电-光特性和光-光特性测试,利用材料的光响应特性在液晶光栅和液晶光信息存储等方面进行了探索。
首先,将偶氮化合物掺杂到胆甾相液晶中配置成混合液晶材料,验证了材料的光敏特性。
制备偶氮类光致形变液晶显示器件,研究器件的电-光特性。
对器件施加电场,随着电场强度的增加,器件会从初始的半透明态进入散射态,最终在高压时变成透明态。
电场作用下的整体变化趋势与胆甾相液晶器件基本一致,但是阈值电压等参数随着偶氮化合物浓度的增加有不同程度的减小,且散射态效果更好。
其次,研究了偶氮类光致形变液晶显示器件的光-光特性。
先验证液晶主体的紫外光稳定性,并排除盒厚对器件光学性能的影响。
偶氮苯分子通常以棒状的反式异构体存在,在紫外光照下发生异构化变成弯曲状的顺式异构体,这种光致顺反异构化进而影响液晶分子的排列。
实验结果表明,器件在低强度紫外光照射下(秒量级),光谱透过率的变化集中在300~450nm波段;器件在高强度紫外光照射下(分钟量级),530~780nm波段的光谱透过率更为明显。
由于偶氮苯分子能够自然弛豫成反式异构体,因此紫外照
射后的器件能缓慢恢复到初始状态。
使用480nm激光照射器件,偶氮苯分子快速从顺式异构体逆变换成反式异构体,因此器件迅速恢复到初始状态。
实验进一步验证器件在紫外光和可见光激发下的可逆变换,具有良好的可重复性。
偶氮类光致形变液晶的反射特性由手性剂和偶氮化合物共同决定,研究各组成浓度对器件反射特性的影响,确定偶氮化合物掺杂的优化浓度在3%到12%之间。
最后,对偶氮类光致形变液晶展开应用探索。
利用振幅掩模法制备了液晶光栅,实验验证该光栅具有衍射效果;制备了能实现光写入与光擦除的信息存储器,信息能够在暗态环境下稳定存储超过12小时,光擦除过程可以在10秒内完成,写入和擦除过程能够重复多次。