掺入奈米碳管的液晶面板之穿透光谱研究.PDFVIP

臺灣二 O O 六年國際科學展覽會 科 別 ：物理科 作 品 名 稱 ：摻入奈米碳管的液晶面板之穿透光譜研究 學校 / 作者 ：臺北市立中山女子高級中學 沈 萱 臺北市立中山女子高級中學 洪子晴 作者簡介： 我目前是高二生，興趣是鋼琴，雖然對物理考試並不擅長，但做物理科的科展與考試並 不相同，我十分樂在其中。個性偏內向，但是熟稔後就會變得活潑。國小和國中也曾經參加 過科展，校方都十分鼓勵參加。做科展讓我學會能獨立完成一個研究計畫，也培養了我耐心… 學到許多東西，謝謝曾經幫助我的老師及學長學姊們! 2 壹、 摘要 本研究計畫主要探討液晶摻雜奈米碳管後，液晶面板對可見光區之穿透光譜。由於奈米 碳管在應用上有一大缺點是容易聚結糾纏在一起，不容易排列整齊，為了使奈米碳管能夠依 照所希望的方向排列，並且能動態地改變碳管的排列方向，我們將奈米碳管散布在液晶內， 藉以控制奈米碳管的排列。為此，我們自製液晶面板以便能夠自由改變液晶材料的成分，即 調整奈米碳管的種類及粗細長短程度和奈米碳管與液晶材料的混合比例，並量測其穿透光 譜，探討奈米碳管對液晶分子偏轉程度的影響 ，及摻雜奈米碳管後的液晶面板，其穿透光譜 對各波長光的關係。 第一階段的基礎實驗中，我們先經由控制不同的外加電場 ，了解液晶分子對各波長的光 之穿透程度隨電場變化的關係；第二階段的實驗中，再進一步控制更多的變因，依需求將控 制不同變因自製液晶面板，並且逐步探討其穿透光譜對於種種變因的關係為何。 3 貳、 研究動機 近幾年來，新材料的研發是一個熱門領域 ，其中奈米材料被眾所矚目。奈米材料有很多 種，大家耳熟能詳的莫過於奈米碳管。但奈米碳管容易糾結在一起，在應用上是一大不便之 處，為了解決這個問題，有研究人員將奈米碳管掺入液晶材料中，發現液晶分子自組排列的 特性會連帶影響到散布其中的奈米碳管。我對於這個說法感到很有興趣，因次想要控制奈米 碳管更多的變因，除了驗證上述的這個說法外，更想找出奈米碳管對於液晶面板的影響。 4 參、 文獻探討 一、液晶： 液態晶體(簡稱液晶，Liquid-Crystal)是一種介於固態結晶體和非晶形液態之間的物質。夾 在兩個方向互相垂直的偏振片中，液晶有兩條選擇光軸，沿液晶分子長軸的方向偏振的光 線有一確定的折射率。當入射光線以液晶分子的兩 條軸之間的一個方向偏振時，光線將在 兩個偏振方向上分解，並以不同的速度通過液晶 。由於它們的相位不同，於是穿過玻璃紙 的光線的最終偏振方向被旋轉了。在一般狀況下 ，光線不能通過兩塊偏振方向互相垂直， 疊在一起的偏振片，但在這兩塊偏振方向互相垂直的偏振片中放入液晶後，穿過第一塊偏 振片的光線的偏振方向被液晶所旋轉，使部分光線與第二塊偏振片具有相同的偏振方向， 這樣就能通過第二塊偏振片了 ，如圖二所示。 當我們能控制液晶扭轉光線的多寡，就能造成光線明暗。控制施予液晶的電壓，就能調 整光線的穿出量。 圖二 液晶分子改變光的偏振方向示意圖 二、