高双折射率de Vries SmA液晶材料的制备与光电性能研究

de Vries SmA*液晶是液晶研究领域新出现的一个热点，它在 SmA*-SmC*液晶相变过程中不会产生zigzag缺陷，是未来铁电液晶光电显示技术的理想材料，在光通讯领域中也有很好的应用前景。然而现有材料由于光调制范围较窄，导致在光通讯领域中适用性受限，本项目旨在探索一类具有高双折射率的de Vries SmA*液晶新材料，以拓宽光调制区间。主要的研究内容为1）合成以二苯乙炔或三苯双乙炔为核，含一个手性末端基和一个氟化或硅烷基化的长链末端基的多种化合物，使新材料兼有高双折射率和de Vries SmA*-SmC*相变两种性质；2）研究该类材料的物理和光电性能；3）利用其自身在液晶元件平面上的双折射率由外加电场控制可产生连续变化的特性，通过直接改变双折射率来调节透射光，寻找高双折射率de Vries SmA*材料在光通讯领域实现电驱动连续可控光调制的基本方法和内在规律。

De Vries SmA*液晶是未来铁电液晶光电显示技术的理想材料，在光通讯领域中也有很好的应用前景。本项目旨在设计并合成一类以二苯乙炔或三苯二乙炔为核，含一个手性末端基和一个氟化或硅烷基化的长链末端基的液晶化合物，期望新材料兼有高双折射率和de Vries SmA*--SmC*相变两种性质。通过3年项目执行，课题组取得的主要研究成果包括：（1）合成出6种新型液晶小分子材料，通过对6种新型液晶小分子材料的物理、电光性能测试，结果表明，材料的双折射率为0.34~0.55，具备理想的高双折射率性质；但6种新材料的液晶相态为SmA*--SmC*，并不具备理想中的de Vries SmA*态，说明二苯乙炔或三苯二乙炔类的高共轭液晶核并不利于液晶分子产生de Vries Smectic相行为。（2）研究了利用硫-烯点击化学反应制备两类新型侧链腰接型和侧链尾接型聚硅氧烷液晶高分子和弹性体材料，该方法同传统聚硅氧烷液晶相比，无需贵金属催化剂、合成方法简单、易于材料纯化，技术优势非常明显。（3）研究了一类具有新型聚降冰片烯主链结构的甲壳型液晶高分子，并制备了甲壳型液晶弹性体纤维，研究了该纤维材料的热致伸缩形变效应和力学性能。结果表明，甲壳型液晶弹性体纤维的热致伸缩形变效应高于传统的侧链型液晶高分子，但低于主链型液晶高分子，甲壳型液晶弹性体的“甲壳效应”和其分子结构决定了这一热致伸缩形变行为。通过该研究计划的资助，课题负责人及其课题组在Macromolecules、Journal of Materials Chemistry C等国际高水平杂志上发表SCI论文16篇，其中课题负责人为第一作者发表文章6篇（3篇Macromolecules、1篇Journal of Materials Chemistry C、1篇Soft Matter、1篇Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry）；共申请国家发明专利8项、实用新型专利1项，其中课题负责人为第一发明人的专利申请有7项，目前1项国家发明专利已获得授权。