一种聚合物分散液晶和制备方法以及应用技术

本发明专利技术涉及一种聚合物分散液晶，由以下质量份数的成分制得：纳米银负载石墨烯0.5‑1.5份；半导体量子点1‑5份；光敏聚合物20‑74份；向列型液晶20‑78份；光引发剂1‑5份；其中，所述纳米银负载石墨烯的银含量为≤45wt％，平均横向尺寸为≥5μm，平均纵向尺寸为0.8‑1.2μm。本发明专利技术还涉及聚合物分散液晶的制备方法，以及在随机激光器中的应用。本发明专利技术的聚合物分散液晶具有原料简单易得，成本低廉的特点；并且所得的随机激光器具有制备周期短，制备过程简单，发射波长易于调控，生产费用低，发射光强度更高以及阈值低等优点，具有广阔的商业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物分散液晶和制备方法以及应用
本专利技术属于量子点领域，具体涉及一种聚合物分散液晶和制备方法以及应用。
技术介绍
激光技术已经在工业，医疗和通信等众多领域取得了广泛应用。随机激光器核心部件包括泵浦源，工作介质和谐振腔三要素。由谐振腔选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而抑制其他频率和方向的光，形成驻波振荡，最终以激光的形式出射。随机激光器以强散射的、无序的、非周期性的介质作为谐振腔，具有阈值低，尺寸小，无谐振腔结构，工艺简单，制备周期短以及造价低廉等特点，使其在光子集成，光学传感，光纤通信，肿瘤检测，可穿戴器件等方面具有广阔的应用前景。染料是常见的激光增益介质，所形成的相应分散液晶结构为染料掺杂聚合物分散液晶结构。染料掺杂聚合物分散液晶的随机激光器缺点在于：激光发射阈值高、半峰全宽大、光稳定性差、合成工艺复杂、发光波段不易变化、生产周期长且费用高；在聚合物分散液晶结构中可分散的浓度下，不便于制备随机激光器。因此亟需找到一种能克服上述随机激光器缺陷的新的技术。
技术实现思路
聚合物分散型液晶(PDLC)是将低分子液晶与预聚物相混合,在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中,再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，常应用于随机激光器中，称为聚合物分散液晶的随机激光器。现有的聚合物分散液晶结构随机激光器一般是利用分散液晶作为激光散射介质、特定材料作为激光增益介质(工作介质)进行工作。石墨烯的专利技术奠定了二维材料研究的基础，并且其可伸缩性和可弯曲性在实现低尺寸可穿戴光电设备方面引起了极大的兴趣。由于贵金属表面等离激元有着复杂而又奇特的光学特性，它已经在生物传感，微型光电器件等诸多领域有广泛的应用，并且最近的研究表明金属表面等离激元在随机激光领域也潜藏着巨大的应用价值。由于在表面等离激元中自由电子的集体共振，使得贵金属纳米粒子具有比普通纳米颗粒大得多的光学散射截面，这种强散射特性正是随机激光产生时对无序散射介质的要求，所以纳米银负载石墨烯会有着独特性质。纳米银负载石墨烯其实质就是混合加热法。将石墨烯与金属银的醋酸盐以手动或者机械球磨的方式进行混合,进而分段加热,当温度达到金属银的醋酸盐分解温度时，恒温一段时间,利用金属银的醋酸盐受热分解的特性在石墨烯表面形成金属银纳米粒子。本专利技术旨在改进现有技术的缺陷，提供了一种聚合物分散液晶，其包括半导体量子点。将本专利技术公开的聚合物分散液晶用于随机激光器，所得的随机激光器，具有制备周期短、生产费用低、制备过程简单、发射波长易于调控、发射光强度更高以及阈值低的特点，在光子集成、光学传感、光纤通信、肿瘤检测、可穿戴器件等方面具有广阔的潜在应用前景。本专利技术中，术语“平均横向尺寸”是指在水平方向上的平均大小尺寸。术语“平均纵向尺寸”是指在垂直方向上的平均大小尺寸。本专利技术的一个目的为提供一种聚合物分散液晶，其通过以下技术得以实现。一种聚合物分散液晶，其由以下成分制得：其中，所述纳米银负载石墨烯的银含量为≤45wt％，平均横向尺寸为≥5μm，平均纵向尺寸为0.8-1.2μm。进一步地，所述半导体量子点选自ZnCdSeS/ZnS半导体量子点或钙钛矿半导体量子点，所述钙钛矿半导体量子点为CsPbX3，X选自Cl、Br或I。进一步地，所述光敏聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚氨基丙烯酸酯、聚羟丙基丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯；所述光引发剂选自苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-甲基苯基丙烷-1酮、1-羟基环己基苯基酮、安息香双甲醚、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮或2-异丙基硫杂蒽酮的一种或几种。进一步地，所述向列型液晶分子包括如下质量份数的成分：本专利技术的另一个目的为提供上述聚合物分散液晶的制备方法，其包括如下步骤：(1)将光引发剂、向列型液晶、光敏聚合物与半导体量子点共混形成混合溶液；(2)将纳米银负载石墨烯加入混合溶液中，进行搅拌，得到溶液A；(3)对步骤(2)中溶液A进行紫外光固化，使得液晶分子析出形成液晶微滴并分散在溶液A中。进一步地，纳米银负载石墨烯加入混合溶液中后，先进行超声分散，时间为1-2h，然后再进行机械搅拌，时间为1-3h。进一步地，所述紫外光的波长为200-365nm。进一步地，所述紫外光固化时间≥5秒。进一步地，所述步骤(1)和(2)在避光环境下实施。本专利技术另一个目的在于提供上述聚合物分散液晶在随机激光器中的应用。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术提供了一种聚合物分散液晶及其制备方法，所采用的原料为常见化学品，简单易得；制备工艺简单，成本低廉，要求的制备条件不苛刻，具有广阔的商业化前景。2.本专利技术提供了一种含有上述纳米银负载石墨烯与量子点共掺杂所形成的聚合物分散液晶的随机激光器，其克服了一般染料掺杂聚合物中分散液晶的随机激光器光激光发射阈值高、半峰全宽大的问题；本专利技术公开的随机激光器，具有制备周期短、生产费用低、制备过程简单、发射波长易于调控、发射光强度更高以及阈值低的特点，在光子集成、光学传感、光纤通信、肿瘤检测、可穿戴器件等方面具有广阔的潜在应用前景。附图说明图1为实施例1中，所制得的聚合物分散液晶的微观结构示意图。图2为实施例1中，所制得的聚合物分散液晶的光学显微镜图。图3为实施例2中，所制得的聚合物分散液晶的光学显微镜图。图4为实施例3中，所制得的聚合物分散液晶的光学显微镜图。图5为对比例1中，所制得的聚合物分散液晶的光学显微镜图。图6为实施例4中，聚合物分散液晶的随机激光器的结构示意图。图7为测试例中实施例1、染料R6G掺杂聚合物分散液晶、ZnCdSeS/ZnS半导体量子点和CsPbBr3钙钛矿半导体量子点掺杂聚合物分散液晶的随机激光器的发射强度对比测试图。附图中的标号所对应的结构为：1-泵浦激光；2-工作介质和谐振腔；3-光谱仪；4-光谱仪探头；5-随机激光；6-聚焦透镜；7-泵浦源。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术中聚合物分散液晶及其制备方法，以及相关随机激光器结构作具体说明。但本专利技术所要求的保护范围并不局限于本专利技术实施例所涉及的范围。除非特别提及，否则本专利公开的实施例中所提及的溶剂和测试方法均为本领域技术人员所知的常规方法。本专利技术所述实施例中，纳米银负载石墨烯采购自化学慧，型号为GRSP50；向列相型液晶中的成分均采购自江苏和成化学材料有限公司；ZnCdSeS/ZnS半导体量子点与CsPbBr3钙钛矿半导体量子点均采购自广东普加福光电科技有限公司。实施例1一种聚合物分散液晶，其由以下成分制得：其中，向列型液晶包括如下质量份数的成分：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物分散液晶，其特征在于，所述聚合物分散液晶由以下成分制得：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合物分散液晶，其特征在于，所述聚合物分散液晶由以下成分制得：



其中，所述纳米银负载石墨烯的银含量为≤45wt％，平均横向尺寸为≥5μm，平均纵向尺寸为0.8-1.2μm。


2.根据权利要求1所述聚合物分散液晶，其特征在于，所述半导体量子点选自ZnCdSeS/ZnS半导体量子点或钙钛矿半导体量子点，所述钙钛矿半导体量子点为CsPbX3，X选自Cl、Br或I。


3.根据权利要求1所述聚合物分散液晶，其特征在于，所述光敏聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚氨基丙烯酸酯、聚羟丙基丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯；
所述光引发剂选自苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-甲基苯基丙烷-1酮、1-羟基环己基苯基酮、安息香双甲醚、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮或2-异丙基硫杂蒽酮的一种或几种。


4.根据权利要求1所述聚合物分散液晶，其特征在于，所述向列型液晶分子包括如下质量份数的成分：

【专利技术属性】
技术研发人员：曹明轩，杜大明，王颖，张彦军，王志文，乐庆胜，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44