“甲壳”型液晶高分子是一类具有侧链液晶高分子的结构, 同时表现出主链液晶高分子性质的液晶高分子。该类液晶高分子具有不同的有序结构, 同时表现出优异的结构稳定性和物理性能, 使得其在功能材料方面具有广泛的应用。本文总结了近年功能型“甲壳”型液晶高分子的设计与合成、结构与性能等方面的最新进展, 所涉及领域包括高温热塑性弹性体、聚合物电解质、光致发光液晶、聚合物电致发光、聚合物太阳能电池, 并对其进一步发展做了展望。

将含载流子基团的铱配合物Ir-1或Ir-2掺杂到聚芴 (PFO) 和2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-噁二唑 (PBD)中作为发光层, 采用旋涂法制备电致发光器件。通过改变发光层中铱配合物的掺杂浓度, 研究了不同掺杂比例对器件性能的影响。结果表明, 当铱配合物的掺杂质量分数为2%时, 器件的电致发光性能最好。和含苯基的Ir-1比较发现, 以含空穴传输基团三苯胺的Ir-2为客体材料的器件性能更好, 能够更有效地避免T-T猝灭, 器件的最大流明效率为2.78 cd·A-1, 最大亮度为5 718 cd·m-2。

发展了基于稳定金属电极的阴极界面材料，对促进聚合物电致发光器件的产业化进程具有重要意义。侧链含磷酸酯功能基团的聚芴衍生物(PF-EP)是一种极性聚合物中性材料，能溶于乙醇等醇类溶剂，非常适合制备多层溶液加工型发光器件。除此之外，它结合稳定的金属Al电极能实现有效电子注入。本文以PF-EP在绿光聚芴发光器件中的应用为例，详细对比分析了两种基于PF-EP的阴极电极结构(PF-EP/LiF/Al和PF-EP/Al)的器件EL性能。结果显示，PF-EP/LiF/Al阴极结构具有更优异的电子注入能力。基于单电子器件和X射线光电子能谱，本文对这一高效电子注入结构的注入能力和注入机理进行了探讨。

以喇曼光谱和红外测温仪为表征手段, 研究了聚合物电致发光器件在施加不同电流密度的工作条件下器件内部热效应对器件老化的影响. 通过实验得到器件内发光层的斯托克斯喇曼信号和反斯托克斯喇曼信号强度的比值, 代入波尔兹曼方程计算得到该层对应的温度, 从而达到精确测量器件内部工作温度的目的. 通过对器件施加0~169 mA/cm2的电流密度, 发现器件内部工作温度逐渐升高, 最终达到有机层的玻璃化转变温度后, 发光层材料发生相变, 变成游离状的液态, 这种状态不稳定, 造成发光层材料的局部缺陷, 使得器件阴阳极短接导致器件短路, 从而发光失败. 实验表明喇曼光谱是一种探测薄膜器件内部工作层温度的有效手段.

利用全溶液方法制备了聚合物电致发光器件并研究了器件的性能。器件的所有膜层，包括发光层和上电极层均采用溶液湿法获得，完全摒弃了真空蒸镀工艺。利用二次溶剂掺杂获得的PEDOT∶PSS聚合物薄膜的电导率达到608.7 S/cm。在240 nm的厚度时，聚合物电极膜层的面电阻约为68 Ω/□; 当膜层厚度为1 μm时，薄膜的面电阻可低于16 Ω/□。采用溶液滴涂方法制备的高电导PEDOT∶PSS聚合物薄膜作为上电极替代通常所用的铝电极，所制备的聚合物发光器件的开启电压约为4 V。

针对聚合物电致发光二极管（PLED）面光源的结构特点,建立了PLED面光源正负极双通道的散热模型。采用有限元分析软件对PLED面光源在光强为1000 cd/m2时的热特性进行模拟，获得其在自然对流和强制对流下的温度场分布图，从仿真结果知PLED器件的最高温度TH均处于PFO-BT发光层，分别为43.934 ℃和26.234 ℃。模拟PLED面光源由开始加载电压至光强为5000 cd/m2的全过程,获得PLED面光源最高温度TH与输入功率P之间线性关系。通过改变PLED面光源电极形状及开口率大小，分别模拟得出其对PLED面光源热特性的影响。仿真结果表明电极形状是PLED面光源最高温度TH重要影响因素之一，采用圆形电极更有利于PLED面光源散热，PLED面光源最高温度TH随着开口率增大而增大，但并非呈现简单线性关系。PLED面光源的热学研究结果为其优化设计提供了理论依据。

用不同溶剂中的前驱物旋涂成PVK层，制备了ITO/PEDOT∶PSS/PVK/Ca∶Al器件，以及相同结构不同PVK分子量的器件。通过测试分析认为:器件的电致发光谱中590 nm波长处的发光峰来自于PVK三线态的激基复合物，并且发现其强度依赖于PVK的分子构型，即在PVK分子中相邻咔唑基团重叠程度。通过比较不同紫外辐照剂量后的PVK器件的发光，发现适度的UV辐照后的PVK分子构型中相邻咔唑基团处于全重叠的状态增加，在电致发光时会形成更多的三线态激子，因而提高了PLED器件的发光效率。

制备了以聚合物为主体的磷光掺杂型有机电致发光器件，通过引入空穴阻挡层改善了载流子注入平衡，从而改善了器件的发光性能，通过比较直流和不同频率交流驱动下的电致发光．发现器件的发光随交流驱动电压的频率增大而减小。分析认为，频率影响到对空穴和电子的渡越时间。进而影响到其复合发光的几率。

近年来，聚合物电致发光器件(PLED)由于其在平板显示的巨大应用前景而备受关注。采用磷光发射的窄发光峰的铕化合物制备PLED能得到良好的色度。制备铕化合物PLED获得红色发光的一般方式是利用聚乙烯基咔唑(PVK)与质量分数为30%电子传输材料2-(4-联苯基)-5-(叔丁苯基)-1,3,4-噁二唑(PBD)共混作为主体材料。本文将两种采用Suzuki偶合反应合成的铕化合物Eu(TPD)3Phen与Eu(Ph-TPD)3Phen，掺杂到以聚9，9-二辛基芴(PFO)与质量分数为30% PBD的共混物主体中，制备了有效的红色聚合物电致发光器件。通过测试铕化合物不同掺杂浓度的PLED的电致发光光谱、电流密度亮度电压特性等, 表明以PFO主体进行掺杂能得到与采用PVK主体相当的器件性能，得到器件的最大电流效率分别为0.12 cd/A 与0.45 cd/A，发光峰位于619 nm。

继CRT显示技术和LCD显示技术之后,PLED/OLED(统称为OEL)显示技术被业界定义为第三代显示技术,而PLED显示则是第三代显示技术中最适宜于大尺寸电视的技术.本文通过对PLED原理、技术、市场、发展状况和应用前景的分析,试图揭示PLED未来的广阔前景.