Paintable cholesteric liquid crystals with synergistic photothermal modulation

LI Bowen; LIN Han; LI Jiale; JING Jiaqi; WAN Wentan; YUAN Conglong; HU Honglong; ZHENG Zhigang

doi:10.37188/CJLCD.2026-0071

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Paintable cholesteric liquid crystals with synergistic photothermal modulation

Material Physics | 更新时间：2026-09-12

- Paintable cholesteric liquid crystals with synergistic photothermal modulation
- Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Vol. 41, Issue 5, Pages: 605-613(2026)
- 作者机构：
  
  华东理工大学物理学院，上海 200237
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key Research and Development Program of China(2022YFA1203700);National Natural Science Foundation of China(22305079;62505085)
- DOI：10.37188/CJLCD.2026-0071
  CLC： O753.2
- CSTR：32172.14.CJLCD.2026-0071
- Received：10 April 2026，
  
  Revised：2026-04-20，
  
  Published：05 May 2026
- 稿件说明：
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LI Bowen, LIN Han, LI Jiale, et al. Paintable cholesteric liquid crystals with synergistic photothermal modulation[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(5): 605-613.
DOI：

LI Bowen, LIN Han, LI Jiale, et al. Paintable cholesteric liquid crystals with synergistic photothermal modulation[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(5): 605-613. DOI： 10.37188/CJLCD.2026-0071. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0071.

摘要

柔性可调液晶光学元件在智能显示、软体机械、信息加密等领域展现出广阔的应用前景。胆甾相液晶凭借其手性螺旋结构所赋予的布拉格反射特性及优异的外场响应能力，正成为该领域的有力竞争者。然而，传统胆甾相液晶常依赖单一外场调控，调控自由度较低；此外，由于液晶体系自身流动性较大，难以在柔性基板上实现有效封装与稳定应用。针对上述问题，本文设计温敏液晶体系并引入光敏分子，同时添加乙基纤维素与松油醇构成的可涂刷油墨以优化体系流动性，实现了热与光双外场协同调控。实验结果表明，该温敏体系在37~29 ℃范围内可实现反射波长在420~1 000 nm的宽范围调控；引入光敏分子后，可在特定温度下通过光照实现反射波长在450~700 nm可见光波段动态调控，且温度和光照并非简单叠加，而是协同决定螺距变化。通过对液晶体系与可涂刷油墨质量比的系统优化，发现9∶1配比是实现可涂刷性与成膜完整性的最佳平衡点。本研究成功实现了在柔性基板上对胆甾相液晶布拉格反射波长的光热协同动态调控，可按需定制特定反射颜色，为信息防伪与智能显示领域提供具有多外场响应能力且易于柔性封装的新型光学应用方案。

Abstract

Flexibly tunable liquid crystal optical elements exhibit broad application in smart displays， soft robotics， and information encryption. Cholesteric liquid crystals（CLCs）， endowed with Bragg reflection characteristics and excellent external field responsiveness by their chiral helical structures， are becoming strong competitors in this field. However， conventional CLCs usually rely on single external field regulation with limited tunability， and their high fluidity poses challenges for effective encapsulation and stable application on flexible substrates. To address these issues， this paper designs a thermosensitive liquid crystal system incorporated with photoswitch， while introducing a paintable ink composed of ethyl cellulose and terpineol to optimize viscosity， thereby achieving synergistic regulation via dual external fields of temperature and light. Experimental results show that the thermosensitive system enables broadband regulation of the reflection wavelength from 420 nm to 1 000 nm within the temperature range of 37 ℃ to 29 ℃. Upon incorporation of photoswitch， dynamic tuning of the reflection wavelength from 450 nm to 700 nm is achieved by light irradiation at a specific temperature， where temperature and light synergistically determine the pitch variation. Systematic optimization of the mass ratio between CLC and the ink reveals that the 9∶1 ratio strikes the best balance between brushability and film-forming integrity. This study successfully demonstrates photothermal synergistic dynamic regulation of the Bragg reflection wavelength of CLCs on flexible substrates， enabling on-demand customization of specific reflection colors， thereby providing a novel photonic platform with multi-external-field responsiveness and facile flexible encapsulation for information anti-counterfeiting and smart display applications.

关键词

Keywords

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