一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法及其应用，方法包括以下步骤：在具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜上涂覆一层激光辐照变形层；采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，所述脉冲激光辐射的方向与所述螺旋结构的轴方向一致，将瞬间激发变形层的表面和内部产生大量的等离子体，并向外转化为对液晶高分子薄膜轴向上的局部高压，使得手性向列型液晶高分子薄膜的螺旋的螺距发生变化，从而能够对螺旋型液晶高分子网络结构的螺距进行力学调控甚至梯度调控。本发明专利技术还提供了一种反射光谱可调的手性液晶高分子薄膜，在向列型液晶高分子薄膜上涂覆有激光辐照变形层，激光辐照变形层为可逆变形层或不可逆变形层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶材料领域，尤其涉及一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法及其应用。
技术介绍
手性向列型液晶聚合物网络结构被广泛地研究，并应用于诸如智能薄膜、智能纤维、智能表面构形、光反射器、传感器、致动器等智能材料和器件领域。在这些体系中，手性掺杂剂加入到可聚合的液晶材料中可诱导螺旋型结构的形成。手性液晶具有独特的空间螺旋型结构，当入射光学波长同手性液晶螺距基本相等时，手性液晶会对入射光线发生反射现象，所以手性液晶可以选择性地反射入射光，且其反射波长和反射光谱带宽与螺旋的螺距直接相关通过改变螺距可促使反射光谱带宽的改变。如果手性向列型液晶聚合物网络结构是固定的，那么改变该薄膜的厚度就能改变螺距，进而使光反射波段发生偏移或扩展。由此，将有望实现例如红外光透反射的调控，以作为外层涂料或薄膜用于建筑物的热量控制。应用热的和光的方法来调控手性向列型液晶聚合物的螺距已经被报道，但是该方法无法实现良好的可控性，而且手性向列型液晶聚合物的螺距也无法实现梯度性变化。同时，在现有的关于应用力学的方法来改变手性向列型液晶聚合物的螺距大小的报道中，仅仅能实现的是螺旋型分子对于可见光的反射以及在可见光区域内的移动。如何应用一种新的方法来调控手性向列型液晶聚合物的螺距的大小并且同时实现其对于红外波段和可见光波段的反射，一直是液晶高分子领域的难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法及其应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，包括以下步骤：S1：在具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜上涂覆一层激光辐照变形层；S2：采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，所述脉冲激光辐射的方向与所述螺旋结构的轴方向一致。优选地，所述激光辐照变形层为石墨层、金属层、金属硫化物材料层中的至少一种。进一步优选地，所述金属层为贵金属、稀土金属中的至少一种。优选地，激光辐照变形层为可逆变形层或不可逆变形层。优选地，所述脉冲激光能量为200-400mJ/pulse。优选地，所述脉冲激光脉冲宽度范围为24-30ns。优选地，所述激光辐照变形层厚度为1-10μm。本专利技术还提供了一种反射光谱可调的手性液晶高分子薄膜，包括具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜，所述向列型液晶高分子薄膜上涂覆有一层激光辐照变形层，激光辐照变形层为可逆变形层或不可逆变形层。优选地，所述激光辐照变形层为石墨层、金属层、金属硫化物材料层中的至少一种。进一步优选地，所述金属层为贵金属、稀土金属中的至少一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法及其应用，所述方法包括以下步骤：在具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜上涂覆一层激光辐照变形层；采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，所述脉冲激光辐射的方向与所述螺旋结构的轴方向一致。采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，将瞬间激发变形层的表面和内部产生大量的等离子体，并向外转化为对液晶高分子薄膜轴向上的局部高压，使得手性向列型液晶高分子薄膜的螺旋的螺距发生变化，从而能够对螺旋型液晶高分子网络结构的螺距进行力学调控甚至梯度调控，从而拓宽液晶高分子薄膜材料的反射波段；利用脉冲激光调节手性液晶高分子螺旋的螺距具有良好的有效性和可控性，不仅易于调节所产生的压力大小，即易于调节螺距大小，而且可以很方便地改变辐照区域和辐照区域面积；此外，还能使液晶高分子薄膜的表面出现颜色和形态变化。本专利技术还提供了一种反射光谱可调的手性液晶高分子薄膜，包括具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜，所述向列型液晶高分子薄膜上涂覆有一层激光辐照变形层，激光辐照变形层为可逆变形层或不可逆变形层，采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，所述脉冲激光辐射的方向与所述螺旋结构的轴方向一致时，所述激光辐射变形层发生变形调节所述螺旋结构的螺距，进而调控液晶高分子薄膜的反射光谱，这种调控可以是可逆的也可以是不可逆的，当所述激光辐照变形层为不可逆变形层时，得到可以同一材料体系下不同反射光谱的手性液晶高分子薄膜，当所述激光辐照变形层为可逆变形层时，可以实时调控螺距，调节反射光谱的位置和范围。附图说明图1为调控前液晶高分子薄膜的红外反射波段图。图2为调控后液晶高分子薄膜的红外反射波段图。图3为调控液晶高分子薄膜的原理图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。实施例1：按照表1中所述组分取相应质量份的原料，所述原料均可从市场上购买获得，为常用材料，混合溶解于二氯甲烷中，混合均匀后于60℃加热一小时。然后，以聚酰亚胺为垂直配向层，旋转涂膜于清洁干净的玻璃片上面后，在热台上依次加热处理，摩擦沟槽后用混合有不同厚度衬垫的紫外固化胶在紫外光作用下固化30秒钟。再在热台上，于70℃下，通过毛细作用原理将液晶单体混合物填充进已经制备好的液晶盒中，待填充完全后，缓慢降温至55℃。最后，将填充好的液晶盒于紫外光下进行光引发聚合240秒，再于120℃热固化10分钟。去除液晶盒的上表面盖板，即得手性向列型液晶高分子薄膜，分析该高分子薄膜对红外光线的反射波段，得到实验结果如图1。再通过石墨润滑介质气溶胶的喷雾涂布在薄膜表面涂覆一层1-10微米厚的石墨层，再用能量为脉冲激光进行辐照，脉冲激光能量为300mJ/pulse，激光脉冲宽度为24ns，可实现对辐照区域液晶高分子螺旋螺距的调控，分析调控后液晶高分子薄膜对红外光线的反射波段，得到实验结果如图2，可以明显看出调控后液晶高分子薄膜材料的红外反射波段得到了拓宽。表1手性向列型液晶高分子薄膜的原料组成组分质量份液晶交联剂21液晶单体132液晶单体142手性掺杂剂2.3光引发剂2阻聚剂0.02参照图3，图3为激光调控液晶高分子薄膜的原理图，在基质4上形成的手性向列型液晶高分子薄膜，所述手性向列型液晶高分子薄膜具有沿薄膜径向排列的螺旋2结构，脉冲激光3辐射石墨层1，将瞬间激发石墨层1的表面和内部产生大量的等离子体，并向外转化为对液晶高分子薄膜轴向上的局部高压，使得手性向列型液晶高分子薄膜的螺旋2的螺距发生变化，从而能够对螺旋型液晶高分子网络结构的螺距进行力学调控甚至梯度调控，利用脉冲激光调节手性液晶高分子薄膜的螺旋的螺距具有良好的有效性和可控性，不仅易于调节所产生的压力大小，即易于调节螺距大小，而且可以很方便地改变辐照区域和辐照区域面积；此外，还能使液晶高分子薄膜的表面出现颜色和形态变化。实施例2：按照表2中所述组分取相应质量份的原料，混合溶解于二氯甲烷中，混合均匀后于60℃加热一小时。然后，以聚酰亚胺为垂直配向层，旋转涂膜于清洁干净的玻璃片上面后，在热台上依次加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜上涂覆一层激光辐照变形层；S2：采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，所述脉冲激光辐射的方向与所述螺旋结构的轴方向一致。

【技术特征摘要】
1.一种激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在具有手性螺旋结构的向列型液晶高分子薄膜上涂覆一层激光辐照变形层；
S2：采用脉冲激光辐射所述激光辐照变形层，所述脉冲激光辐射的方向与所述螺旋结构的轴方向一致。
2.根据权利要求1所述的激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，其特征在于，所述激光辐照变形层为石墨层、金属层、金属硫化物材料层中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，其特征在于，所述金属层为贵金属、稀土金属中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，其特征在于，激光辐照变形层为可逆变形层或不可逆变形层。
5.根据权利要求1所述的激光力学调控手性液晶高分子薄膜的方法，其特征在于，所述脉冲激光能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李皓，陈薇，劳伦斯·德·哈恩，李楠，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，华南师范大学，深圳市国华光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44