蓝相液晶弹性体(BPEs)是一种集三维光子晶体结构与橡胶软弹性于一身的功能材料, 在液晶光子学领域具有广泛的应用前景, 但是新型BPEs的制备方法及其弹性性能有待进一步研究。本文在原位光聚合的基础上, 引入硫醇(EDDET)和丙烯酸酯之间的点击化学反应制备了不同EDDET含量的BPE薄膜, 系统研究了EDDET含量和光固化对BP晶格结构、热稳定性和光学特性的影响, 并测量了EDDET含量不同的BPE的弹性性能和力致变色性能。试验结果表明, EDDET可以有效填充BP的缺陷结构, 随着含量的增加, BP的热稳定性提高了5倍。光固化过程中会诱导BP晶格形变, 随EDDET含量增加, BPE薄膜的断裂长度可以提高7倍, 布拉格反射峰移动量相同时, 应力减小约52倍。通过该方法制备的BPE在智能仿生、传感、防伪、激光等领域具有广泛的应用前景。

蓝相是一种通常介于各向同性态和胆甾相态之间的高手性液晶相态, 由于其具有独特的光学各向同性、快速电场响应以及选择性反射波长等光学性能, 因而在液晶显示、光学器件以及在可调谐的三维光子晶体等方面均具有良好的发展前景。近年来, 蓝相液晶材料引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了蓝相液晶的发展历程、蓝相液晶网络聚合物的研究进展及其应用现状, 讨论了蓝相材料在显示和微电子领域的应用局限性, 最后总结了蓝相液晶和蓝相网络聚合物在先进功能材料设计和器件应用中的机遇和挑战。

为更好地研究聚合物稳定蓝相液晶器件, 在考虑聚合物和蓝相液晶的介电常数差异和电场作用的变化后, 建立适用于聚合物稳定蓝相液晶显示器的理论模型。首先, 针对两组聚合物配比的蓝相液晶显示器的实验结果, 进行模拟计算拟合, 获得了蓝相液晶的饱和双折射率接近于主体液晶双折射率的结果。然后, 研究了聚合物单体的介电常数和含量对驱动电压的影响。最后, 研究了共面电场驱动的聚合物稳定蓝相液晶显示器的电极宽度和间隙对驱动电压和透过率的影响, 获得了高透过率和低驱动电压的器件结构。随着非液晶材料介电常数的增加, 驱动电压下降, 并且其质量分数越大, 驱动电压下降幅度越大。对于一般蓝相液晶中非液晶材料质量分数约为10%质量分数的情况, 驱动电压可以从97 V（εP=3）下降到55 V（εP=30）, 最大透过率变化很小, 甚至可以忽略。并且非液晶材料的介电常数不同, 仅影响驱动电压的大小, 对最大透过率和电光曲线的形状影响很小。研究结果对优化聚合物稳定蓝相液晶的材料构成和改进聚合物稳定蓝相液晶器件有重要的指导意义。

蓝相液晶作为一种新兴的软3D光子材料受到了越来越多的关注与研究, 其可以自组装为具有周期性立方晶格的3D光子纳米结构, 并且具有优异的光学特性, 如无双折射、响应速度快和选择性反射等。刺激响应的3D纳米结构以及在可见光谱中动态控制其光子带隙是蓝相研究中最令人感兴趣的领域之一, 特别是其中的光响应蓝相液晶的研究受到了广泛的关注, 相较于其他刺激响应型液晶, 其具有远程可控性、精确性和瞬时性等优异的特性。本文主要综述了蓝相液晶的发现及其结构特点, 并详细介绍了近年来光响应蓝相液晶在国内外的研究进展和应用现状。

蓝相液晶具有许多不同寻常的光学特性, 如快速的响应速度(亚毫秒量级), 可见光范围的布拉格反射, 光学各向同性等。这些特性使得蓝相液晶在电光器件领域有着广泛的应用前景。近年来, 除显示领域以外, 蓝相液晶在聚合物蓝相液晶薄膜、晶格结构、结构色, 以及可调谐方面取得了一系列新的进展。这些进展不仅深化了人们对蓝相液晶制备和基本结构认知, 同时也极大扩展了其应用范围。本文侧重阐述近年来蓝相液晶在晶格结构以及结构色方面的研究进展。首先介绍蓝相液晶薄膜的制备方法和进展; 其次介绍蓝相液晶晶格结构, 包括单畴晶格、单晶晶格和结构色方面的研究进展; 最后介绍可调谐的蓝相液晶晶格结构, 主要包括电场、光场对蓝相晶格的调控作用。

为了制备快速响应的蓝相(BP)液晶电光器件, 并研究其在不同电场频率下的响应, 本文首先合成了双频液晶分子(DFLC), 将其加入蓝相母体液晶中, 得到了可双频驱动的蓝相液晶(DF-BPLC)材料。利用偏光显微镜(POM)在不同频率的电场下观察其织构及相变行为, 通过添加DFLC, 可以调控BP温域。在低频电场下, 由于电场取向作用及DFLC的弯曲结构和挠曲电效应可使得BP温域得到拓宽。但在高频电场下, BP温域有所减小。所制备DF-BPLC材料既具有频率响应特性又具有优异的电光性能, 在光电器件中有很好的应用前景。

胆甾相液晶被广泛应用于光学滤波器中, 但是其带宽较宽, 无法应用于窄带宽滤波器。而蓝相液晶滤波器反射带宽窄, 且其在聚合前后以及模板化重构前后稳定性非常好。因此, 本文研究模板化单畴蓝相液晶的制成与光特性, 通过多模板集成, 可以实现多波长窄带滤波器的灵活制备。实验结果表明: 单畴蓝相液晶的中心反射波长的半高宽约为35 nm,比胆甾相液晶的反射带宽要窄得多, 并且模板化过程中心波长与带宽基本保持不变。且当入射角变化时, 模板化蓝相液晶滤波器的中心波长偏移也远小于胆甾相液晶滤波器。用这种方法实现的滤波器具有很高的稳定性和可重复性。