一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，更具体地，涉及一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用。该光响应胆甾相液晶凝胶包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子氰基二苯乙烯类衍生物；所述凝胶因子通过自组装形成三维网络，向列相液晶和手性剂均匀分散在空间网络中。该液晶凝胶在特定波长光辐照下能够发生可逆的凝胶

【技术实现步骤摘要】
一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于功能材料
，更具体地，涉及一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]胆甾相液晶是一类具有周期性螺旋超结构的光子晶体。根据Bragg方程可知，此类材料能选择性地反射某些波长的光，从而在日光下呈现不同颜色。在向列相液晶中加入手性分子是制备胆甾相液晶的常用方法。通过改变手性掺杂剂的含量或者掺杂光学异构体，可改变液晶的反射波长。液晶的本征流动性是赋予液晶对外场快速响应的特色之一，但该属性限制了液晶器件的进一步发展。
[0003]在保持胆甾相液晶快速外场响应能力的同时，提高其力学支撑能力，将之构建成物理凝胶是一种有效手段，有望拓展其在显示、光学和防伪等领域的应用。单纯使用胆甾相液晶凝胶的结构色用于防伪技术时，仍容易被破解并加以伪造。
[0004]为了实现胆甾相液晶凝胶的光响应性，一般采用的光响应基团为偶氮苯。利用偶氮苯在光照射下能够发生顺反异构的特点来达到光调控凝胶
‑
溶胶相转变【Adv Mater,2003,15,1335】或反射颜色的目的【Soft Matter,2021,17,3216】。然而，含偶氮苯基元的液晶凝胶材料在发光、稳定性等方面仍然存在一些问题。比如偶氮苯本身不能发荧光，应用于防伪
仅能够单纯利用其结构色的变化来存储信息，仍容易被破解并加以伪造；另外，上面两篇文献中均将手性分子和光响应基团偶氮苯偶联结合在一起，光照条件下偶氮苯从反式变为顺式后，由于偶氮苯分子本身的热弛豫效应，使得其容易在很短时间内从顺式自发恢复到反式，存储信息易丢失，采用偶氮苯调控凝胶材料的结构色，其稳定性欠佳，不利于防伪
的应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法和应用，充分结合液晶凝胶材料的特点和需求，在胆甾相液晶体系中引入氰基二苯乙烯类衍生物作为光响应发光凝胶因子，获得了一种兼具结构色和荧光色的液晶凝胶材料，在实现材料良好力学性能的同时，赋予材料光响应特性，应用于防伪
，能够显著增加所含信息的复杂程度，提高防伪效果，解决了现有技术单纯使用胆甾相液晶凝胶的结构色用于防伪技术时，仍容易被破解并加以伪造，以及现有技术采用偶氮苯作为凝胶材料光响应结构色转变时间太短等，导致防伪效果欠佳的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种光响应胆甾相液晶凝胶，包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子；所述光响应发光凝胶因子为氰基二苯乙烯类衍生物；所述手性剂诱导所述向列相液晶形成胆甾相液晶，所述光响应发光凝胶因子通过π
‑
π相互作用自组装形成三维网络；所述向列相液晶和所述手性剂分散在所述凝胶因子所形成的三维网络中；该液晶凝胶在可见光下显示结构色，在紫外光辐照下能够发生可逆的凝胶
‑
溶胶相转
变，且其荧光发光强度及颜色在所述凝胶
‑
溶胶相转变过程中发生改变。
[0007]优选地，所述氰基二苯乙烯类衍生物的结构式为：其中R1为H原子、苯环或吡啶环；R2和R3中至少有一个为氰基，另一个为氢原子或氰基；R4为C2
‑
C16的烷基或C2
‑
C16的烷氧基。
[0008]优选地，所述向列相液晶为5CB、E7、SLC1717、SLC9023中的一种或多种；
[0009]所述手性剂为(S)
‑
4'
‑
(2
‑
甲基丁基)
‑4‑
联苯腈、4
‑
(4'
‑
己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸
‑
S
‑2‑
辛酯、4
‑
(4'
‑
己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸
‑
R
‑2‑
辛醇酯、(S)
‑1‑
苯基乙烷
‑
1,2
‑
二基双(4
‑
((trans
‑4‑
戊基环己)苯甲酸酯和(R)
‑1‑
苯基乙烷
‑
1,2
‑
二基双(4
‑
((trans
‑4‑
戊基环己)苯甲酸酯中的一种或多种。
[0010]优选地，所述光响应发光凝胶因子的质量为所述向列相液晶质量的3％
‑
10％；所述手性剂的质量为所述向列相液晶质量的4％
‑
20％。
[0011]优选地，所述紫外光其波长为365nm或254nm，所述紫外光的光强为10
‑
300毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为10
‑
400分钟。
[0012]优选地，所述液晶凝胶的储能模量为102Pa
‑
106Pa。
[0013]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的光响应胆甾相液晶凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1：将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子充混合分散，使所述手性剂和所述凝胶因子分散在所述向列相液晶中得到混合物，所述凝胶因子占所述向列相液晶的3wt％
‑
10wt％，所述手性剂占所述向列相液晶的4wt％
‑
20wt％；
[0015]S2：将步骤S1所述混合物加热，直至形成透明的溶液，然后将所述溶液冷却至室温得到光响应胆甾相液晶凝胶。
[0016]优选地，步骤S1将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子通过超声波辅助混合分散。
[0017]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的光响应胆甾相液晶凝胶的应用，用于信息存储、发光显示或高端防伪领域。
[0018]优选地，将所述光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器；将所述液晶显示器置于紫外光下辐照，通过发光强度和颜色的改变存储发光图像；所述紫外光的波长200
‑
400nm，所述辐照强度为5
‑
100毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为1
‑
40分钟。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术提供的光响应胆甾相液晶凝胶，选用的凝胶因子通过π
‑
π相互作用可以自组装形成三维网络，手性剂和向列相液晶均匀分散在凝胶网络中，手性剂诱导向列相液晶形成胆甾相液晶。在保证液晶凝胶有较高力学性能的同时，不会对胆甾相液晶的结构色产生显著影响。且本专利技术凝胶因子为光响应荧光发光凝胶因子，手性分子和光响应基团各自独立，通过改变手性剂的浓度获得的结构色更稳定，光响应基团的异构变化不会影响光响应凝胶因子的结构色，本专利技术胆甾相液晶的结构色和荧光发光均稳定可控。
[0021](2)本专利技术提供的光响应胆甾相液晶凝胶，由于选用的凝胶因子含有光响应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子；所述光响应发光凝胶因子为氰基二苯乙烯类衍生物；所述手性剂诱导所述向列相液晶形成胆甾相液晶，所述光响应发光凝胶因子通过π
‑
π相互作用自组装形成三维网络；所述向列相液晶和所述手性剂分散在所述凝胶因子所形成的三维网络中；该液晶凝胶在可见光下显示结构色，在紫外光辐照下能够发生可逆的凝胶
‑
溶胶相转变，且其荧光发光强度及颜色在所述凝胶
‑
溶胶相转变过程中发生改变。2.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述氰基二苯乙烯类衍生物的结构式为：其中R1为H原子、苯环或吡啶环；R2和R3中至少有一个为氰基，另一个为氢原子或氰基；R4为C2
‑
C16的烷基或C2
‑
C16的烷氧基。3.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述向列相液晶为5CB、E7、SLC1717、SLC9023中的一种或多种；所述手性剂为(S)
‑
4'
‑
(2
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甲基丁基)
‑4‑
联苯腈、4
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(4'
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己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸
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S
‑2‑
辛酯、4
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(4'
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己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸
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R
‑2‑
辛醇酯、(S)
‑1‑
苯基乙烷
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1,2
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二基双(4
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((trans
‑4‑
戊基环己)苯甲酸酯和(R)
‑1‑
苯基乙烷
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1,2
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二基双(4

【专利技术属性】
技术研发人员：廖永贵，蒋乾，周兴平，解孝林，张玉苹，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：