铁电液晶/多壁碳纳米管复合薄膜材料的制备与光电性能研究

从分子设计出发，合成一系列含有手性基团的铁电液晶，然后将其接在表面改性的多壁碳纳米管上，制备液晶功能化碳纳米管（LC-MWCNT）。利用FTIR、NMR、TEM等对碳纳米管表面的功能基、形态进行表征，利用DSC、POM考察碳纳米管对液晶分子的取向、排列的影响；制备LC-MWCNT/聚丙烯酸酯纳米复合薄膜材料，利用碳纳米管与液晶分子的相互作用，增强薄膜材料的取向度和导电性。这样，既可以保留小分子的光电效应特征，又具有通用塑料所具有的良好加工性能；系统研究LC-MWCNT的结构、反应条件、外加电场等对材料取向度和取向稳定性的影响，测定材料的响应时间等光电性能。

合成了一系列手性偶氮液晶化合物，将其修饰到碳纳米管侧壁表面，制得偶氮苯功能化的碳纳米管。利用FTIR、NMR、TEM对碳纳米管表面的功能基、形态进行了表征，利用DSC、POM考察了碳纳米管对液晶分子的取向、排列的影响；制备了一系列新型偶氮苯/碳纳米管复合薄膜材料，然后通过NMR、UV-Vis、TGA、DSC、POM和TEM等测试手段对它们的结构、光响应性能、热稳定性和液晶相转变行为进行了系统的研究。并将此类复合材料应用于表面起伏光栅器件的制备，研究了不同掺杂碳纳米管的不同含量和不同侧壁修饰基团对表面起伏光栅写入速率、衍射效率及起伏高度的影响。结果表明，引入碳纳米管对于光栅的形成产生积极的影响，当掺杂碳纳米管的量为0.5%时为最佳。这类新型聚合物复合材料可以显著改善表面起伏光栅器件的性能，为新型偶氮聚合物光学器件的制备和应用提供了一种新的研究思路。将聚氨酯预聚体与羟基化的碳纳米管反应，得到扩链脲修饰的碳纳米管MWCNT-PEG-TU，并将其制备成环氧树脂纳米复合材料。结果表明，MWCNT-PEGn-TU对固化反应有明显的促进作用。DMA分析结果表明MWCNT-PEGn-TU的加入使固化体系的模量、Tg和低温韧性均得到提高。力学实验的结果表明，MWCNT-PEGn-TU对固化体系具有增韧增强的双重效果，为制备高性能复合材料提供了一定的理论与实验基础。