驱动器以其优良的性能和广阔的应用前景, 在软机器人、人工肌肉等领域引起了广泛的研究兴趣。通过将偶氮苯分子引入到驱动器材料中, 并基于偶氮苯分子可逆的光致异构化过程, 可以实现无接触、精确控制、低能耗的光响应驱动器。经过多年的发展, 偶氮苯液晶驱动器材料历经了从最初的聚硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等到先进的动态酯交换网络等。驱动材料的发展进一步促进了驱动形式的多样化和功能化。偶氮苯液晶驱动器的驱动形式从简单的弯曲、螺旋、震荡到更为实用化的光控马达、提拉重物、微量液体运输等。本文总结和评述了偶氮苯液晶驱动器的发展历程、典型应用和目前存在的问题等, 最后展望了其在能源转换领域的应用前景。

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。

We have demonstrated the realization of a coherent vesicle random lasing (VRL) from the dye doped azobenzene polymer vesicles self-assembled in the tetrahydrofuran-water system, which contains a double-walled structure: a hydrophilic and hydrophobic part. The effect of the dye and azobenzene polymer concentration on the threshold of random laser has been researched. The threshold of random laser decreases with an increase in the concentration of the pyrromethene 597 (PM597) laser and azobenzene polymer. Moreover, the scattering of small size group vesicles is attributed to providing a loop to boost the coherent random laser through the Fourier transform analysis. Due to the vesicles having the similar structure with the cell, the generation of coherent random lasers from vesicles expand random lasers to the biomedicine filed.

环状光敏手性剂不仅具有较好的光稳定性, 且可以通过控制环张力而对分子的光异构化速率进行调控, 但其与液晶分子间的相容性有待提高。本文通过在联萘基团的6,6′位点处引入与液晶分子结构相似的棒状刚性取代基, 制备了BPO5BA联萘偶氮苯环状光敏手性剂, 探究了其在溶液和液晶中的光异构化过程, 并通过计算Teas溶解度参数对手性剂分子与液晶分子间的相容性进行探究。通过研究发现, 与Azo-o-Bi分子相比, BPO5BA分子中由于刚性取代基的引入, 使偶氮苯基团的转动受到了环张力和刚性的限制, 导致该分子在溶剂和液晶中的光异构化程度较低。此外, BPO5BA分子具有与Azo-o-Bi分子相反螺旋方向和较大的β值, 且与液晶分子间的相容性较好。

提出一种氮化镓与掺偶氮苯聚合物复合材料集成光波导光栅耦合器,并通过仿真计算分析了这种器件的特性。用氮化镓铝衬底上对称的双氮化镓脊形光波导构成集成光波导定向耦合器,涂覆掺偶氮苯聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为包层。利用掺偶氮苯聚合物的光敏特性,在两脊形波导间区域通过周期性光照制作布拉格光栅。利用耦合模理论分析了这种光栅耦合器中各模式间的耦合关系,确定了各模式的耦合模方程,仿真计算了这种光栅耦合器各端口的输出特性,包括各模式的幅度随着传输距离的变化,以及各端口输出的幅度变化关系。在此基础上进一步分析了多周期耦合光栅耦合器的频谱特性,为集成光路中实现复杂频谱信号的操作提供了一种新的实现方案。

基于角度烧孔模型研究光致异构空间光孤子的形成条件和传输性质。在有背景光条件下, 利用MATLAB仿真研究折射率随光强的变化关系。根据折射率的变化规律,分析形成孤子的条件。结果表明:在有背景光时,折射率改变可正可负,可形成亮孤子和暗孤子。

光响应液晶嵌段共聚物综合了光响应性液晶和嵌段聚合物两类材料的优异特性，是一种多功能性的新型材料。其中以偶氮苯为代表的光响应基团作为液晶基元的嵌段共聚物是其目前研究的主体。本文对光响应液晶材料和嵌段聚合物分别做了简要介绍，阐述了它们各自的优势和特点。对于光响应液晶嵌段共聚物的光响应机理、相分离过程和有序化调控手段进行了重点探讨。在此基础上，介绍了其在光子学、有机纳米模板和聚合物胶束等方面的研究进展。

借助紫外可见光谱仪观测和电子结构计算,研究了紫外光照对偶氮香蕉型液晶电子结构和光吸 收特性的影响。吸收光谱显示:这种液晶的两个光学吸收峰分别位于360 nm和275 nm。电子结构计算表明:这两个 光学吸收主要来自于液晶中含偶氮官能团的电子跃迁: π→π和π→σ。 结果表明: 365 nm光子可将液晶中的氮氮双键打断,从而导致其在360 nm处的吸收迅速降低,同时使275 nm处的吸收相应增加。

基于偶氮材料光吸收调制的高分辨率微加工技术近年来引起了极大关注。为揭示该技术中偶氮材料光吸收调制的机制，结合偶氮材料光致异构原理，利用偶氮材料的光吸收理论模型，数值模拟了偶氮材料光吸收率的时间变化特性。以典型偶氮苯染料分散黄7(Disperse Yellow 7-DY7)为例，分别开展了在365 nm光束单独作用和365 nm与532 nm双光束共同作用下，不同厚度DY7薄膜在365 nm光吸收率的时间变化特性实验研究。结果表明，在365 nm光束作用下，偶氮苯材料对365 nm光吸收率因光致异构效应发生了明显改变，而实验中532 nm光束的热效应对偶氮苯材料的光吸收率有显著的影响。

采用硅氢加成法合成了含偶氮苯侧链的聚硅烷液晶聚合物，用FTIR、DSC和偏光显微镜对聚合物结构及液晶特性进行了表征。采用473 nm偏振光对聚合物膜进行了光致取向，用偏光显微镜对取向结果进行了表征，发现偏振光倾斜照射后侧链偶氮苯基团发生了面外垂直取向。采用量高法测量了取向前后膜的接触角，根据接触角计算了膜的表面能。聚合物膜在取向前接触角为94.5°，偏振光照射取向后降低为76.5°，表明光照使聚合物膜从疏水变为亲水，膜的表面能明显增加。结合锥光显微镜观察到的干涉图结果，提出了极性偶氮苯基团面外垂直排列取向提升膜表面能的机理。