∧形液晶材料地研究进展.pdfVIP

(∧)形液晶材料的研究进展 詹茂盛 李晓东 王凯 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京，100191 1引言 (∧)形液晶材料自1996年被发现以来，其独特的超分子手性结构和卓越的电光特性受到研 究者关注。此前，Meyer认为实现液晶材料铁电性的必要条件是分子中须含手性中心。外加电 场下，液晶电场响应时间与自发极化值成反比，要获得更高响应速度，从分子设计角度，应在 手性中心导入大的永久双偶极矩[1]。1996年，Watanabe研究组合成了世界上第一例(∧)形铁电液 晶材料，但分子中不含手性中心。(∧)形液晶分子具有特殊的自组装行为、大自发极化值、短的 电场响应时间，以及方便低廉的合成路线等特点，一经发现便立即引起研究者极大兴趣。 主题C功能高分子与高分子新材料 2012年10月16日一20日中国·武汉 号位、5号位引入甲基、乙基、乙酰基或己基等基团，合成出一系列八形液晶化合物。研究 表明：在中心苯环的2号位、4号位或者5号位引入甲基、乙基、乙酰基或己基等供电子基 团，均不利于八形分子形成液晶相13】。 2．2基于27-二取代萘中心环的八形液晶 S．Diele采用2。7．二取代萘中心环，酯类侧链合成了化合物。该类八形分子液晶相态单一， 仅呈B1相，不表现电场响应特征。 J．Svoboda等用2，7．二取代萘中心环合成了化合物【41。研究表明：当2，7．二取代萘中心环 上无取代基团时，材料显示Iso．SmCPA．B4．C巧相转变序列；当萘环1号位为氯时，熔点和清 亮点下降约30℃，且低温相B4相消失；当萘环1号位取代基为甲基，清亮点下降了30℃， 熔点却提高了约20℃；当l号位取代基为氰基时，SmCP相的温度范围拓宽到了约70℃。 2．3基于小角中心环的八形液晶 一般地，中心环角度在105。～140。时，八形液晶相(B1．B7)才出现。中心环角度越 小，侧链间隙变小，液晶分子间更难形成紧密堆砌，自组装特性更趋于普通棒状非手性分子。 Matsuzaki用l，2．二取代苯环为小角度中心环，合成了小角八形液晶分子。研究发现，基于60 。中心环的化合物只显示普通近晶相和向列相，与棒状液晶分子类似。2006年，watanabe 等用l’2．二取代萘环、2，3．二取代萘环、l，7．=取代萘环合成了三类基于萘环的小角八形液晶 在上述基础上，本课题组采用l，7．二取代萘为分子结构中心环，同时对端基、侧链基团 等进行进一步分子结构设计，制得一系列小角八形液晶材料。研究发现，采用大柔性烷硫端 基的化合物N(1，7)．Sn能形成各向同性相．六方柱状相．手性螺旋相的相转变过程，即 时，六方柱的长轴方向随机排列，施加电场时(大于阀值电压)，六方柱方向在电场作用发生 重排，长轴方向垂直于ITO基板；电场反向时，材料自发极化的方向沿六方柱长轴的方向旋 转，但六方柱长轴方向始终沿垂直于ITO玻璃板；电场撤去时，六方柱的方向得以保持。大 柔性烷硫基和小角l，7．二取代萘中心环的结合，被认为是形成此类特殊六方柱状相的原因。 其次，本课题组在侧链末端苯环的3位引入卤素取代基(氟、氯)，制备了基于l，7．二取 代萘中心环的小角八形化合物N(1，7)．Fn和化合物N(1，7)．Cln。同样发现，此两类化合物能形 成六方柱状相。以N(1，7)．Fn为例，侧链氟取代基的引入，使得化合物能形成各向同性相一六 方柱状相．手性螺旋相的相转变序列，且六方柱状相的温度范围约为800C～1400C【5】。 上述表明：基于1，7．二取代萘中心环的小角八形液晶体系中，在末端基引入烷硫基和在 (∧)-shapedliquidcrystals WANG Kai ZHANMao-shengLIXiao-Dong SchoolofMaterialSicenceandEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics, Beijing100191 Abstract:Themostimportantfactorforthedesignof(∧)-shapedmol