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2024
年
第
39
卷
3
期
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封面故事
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“液晶动态调控及其应用”专刊序
AI导读
”
2024, 39(3): 1-2.
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发布时间:2024-05-14
液晶弹性体调控
4D打印可编程液态金属-液晶弹性体软体致动器
AI导读
“
最新科技报道,一种基于液态金属与液晶弹性体的光驱动软体致动器亮相。通过4D打印技术,该致动器展现出出色的形变可编程性。专家成功制备了具有不同取向结构的致动器,具有优异的光热性能。在红外激光照射下,致动器能快速产生弯曲或凸起形变。这种软体致动器在医疗、军事和软体机器人等领域展现出巨大的应用潜力,为相关领域的发展开辟了新道路。
”
”
王发欣,张欢,陈原浩,杨乐,毕然,沈永涛,封伟,王玲
2024, 39(3): 257-265. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0243
摘要:为了得到能够可控制形变的液晶弹性体,提高其在软体致动器和软体机器人领域的应用潜力,本文报道了一种基于液态金属(LM)-液晶弹性体(LCE)的光驱动软体致动器。该软体致动器通过4D打印技术制备而成,展现出了良好的形变可编程性。通过超声将LM分散在乙醇中,随后将LM微米颗粒混合到配置好的液晶溶液中得到均匀的LM-LCE墨水,利用4D打印技术对其墨水的取向结构进行编程,最终制备出具有特定形变的软体致动器。通过4D打印,分别制备了具有交替正交和圆锥形阵列取向结构的LM-LCE软体致动器。该致动器具有良好的光热性能,在808 nm红外激光照射下,在10 s内致动器表面温度可达120 ℃。基于优越的光热性能,交替正交取向结构的致动器可以快速产生弯曲形变;而圆锥形阵列取向结构的致动器则以螺旋中心为顶点产生凸起形变。基于4D打印技术,LM-LCE的光驱动软体致动器具有良好的形状可编程性,在动态和复杂的环境中展现出更加优异的适应性及可调节性,有望在医疗、军事和软体机器人领域得到广泛应用。
关键词:可编程形变;液晶弹性体;液态金属;4D打印;软体机器人
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发布时间:2024-05-14
液晶弹性体微结构及其应用
AI导读
“
液晶弹性体在微型医用机器人等领域具有广阔应用前景。专家深入研究了液晶弹性体的分子取向和微结构加工技术,实现了高分辨率和高精度的制备。这些成果为微驱动器、人工肌肉纤维等应用提供了有力支撑,也为液晶弹性体在微型医用机器人领域的未来发展指明了方向。
”
”
段睿珏,李磊,曾宪兵,郭玉冰
2024, 39(3): 266-277. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0404
摘要:液晶弹性体因其可编程的形变与高达400%的应变而在微型医用机器人、可调控表面微结构、微流控等微观尺度领域有着重要的潜在应用。液晶弹性体微结构的制作需要同时兼顾高分辨率分子取向和高精度微米尺度结构,对分子取向和微纳加工技术有着很高的要求。本文综述了液晶弹性体分子取向的方法和微结构的先进加工技术,总结了其在微驱动器、人工肌肉纤维、可调控表面等方向的应用进展,并展望了液晶弹性体微结构在微型医用机器人领域的未来发展趋势。
关键词:液晶弹性体;微结构;分子取向;微型机器人
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发布时间:2024-05-14
改变本征形变特性:机械超材料启发的液晶弹性体研究进展
AI导读
“
液晶弹性体作为集成了液晶相和聚合物力学特性的材料,展现出强大的自主形变能力,在柔性电子、光学器件及生物医疗技术等领域备受瞩目。专家通过同步构筑液晶弹性体的取向及几何结构,实现了复杂形变模式和功能特性。结合机械超材料,更拓展了其应用领域。3D打印技术的应用进一步推动了人造有序结构的构建,为材料性能提升奠定了基础。
”
”
王瑾宇,徐艺艺,金梦诗,黄帅,李全
2024, 39(3): 278-288. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0405
摘要:液晶弹性体是一类集成了液晶相的各向异性和聚合物基质的力学特性的材料,具有可操控的自主形变能力,在柔性电子、光学器件及生物医疗技术等诸多领域有广阔的应用前景。液晶弹性体的高级功能主要来源于其制备过程的处理方法和几何结构的构筑方式。不同的取向策略和结构的组合能够赋予材料复杂的形变模式和功能特性。近年的研究发现,将机械超材料与液晶弹性体结合能够实现常规材料设计难以实现的功能和特性,实现如双轴驱动、加热膨胀、多维运动等功能,应用在生物医疗、无电子传感、振动控制等领域。本文综述了利用超材料结构设计思路对液晶弹性体的取向及几何结构进行同步构筑的设计方法及其应用,介绍了3D打印技术在构建人造有序结构方面的应用及对材料性能的影响。
关键词:液晶弹性体;机械超材料;智能材料;三维打印
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发布时间:2024-05-14
液晶结构调控
近晶相液晶超结构的多元外场调控
AI导读
“
液晶自组装和刺激响应特性研究取得重要进展,科学家成功实现近晶相液晶多层级超结构的灵活构筑与动态操控。该研究探究了取向场和旋涂条件对超结构形态与大小的操控,验证了微透镜成像功能,并通过材料优化和引入稳定策略,实现了电刺激动态调控。同时,该研究还探索了手性、光场和热场对超结构的多维度调控,为液晶超结构的实用化进程提供了有力支持。
”
”
张涵,王龙洋,朱柏翰,王泽宇,魏阳,马玲玲,陆延青
2024, 39(3): 289-298. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0066
摘要:利用液晶的自组装和刺激响应特性,实现近晶相液晶多层级超结构的灵活构筑、动态操控和多功能应用对于激发更多前沿的创新性功能器件并推动液晶超结构的实用化进程具有重要意义。本文从近晶相液晶超结构的生长制备、多元外界刺激对缺陷结构的调制方法和动态调控规律等方面进行系统研究。首先,探究了图案化取向场和旋涂条件对近晶相液晶拓扑超结构的形态与大小的操控;然后,验证了焦锥畴超结构的微透镜成像功能,并通过材料复合优化和引入聚合物稳定策略,实现了正方焦锥畴阵列在35 ℃下(向列相)的电刺激动态调控性能;最后,研究了手性、光场和热场对双相态液晶超结构带来的多维度调控。本研究充分利用光取向场、聚合物网络、电场、手性、光场等多元外场刺激,实现了对近晶相液晶多层级超结构的多维度调控。
关键词:液晶;近晶相;光控取向;超结构;动态调控;手性
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发布时间:2024-05-14
蓝相液晶对聚集诱导发光分子荧光性能的影响
AI导读
“
科技新闻播报,最近,蓝相液晶领域取得了新突破。专家成功将具有聚集诱导发光特性的液晶TPE-PPE引入蓝相液晶体系,深入研究了复合体系的荧光性能。实验表明,蓝相液晶体系对AIE分子具有荧光增强效应,并随着温度变化,蓝相液晶的反射带隙和荧光强度呈现特定变化。这一研究不仅拓宽了蓝相液晶的应用范围,也为多功能化蓝相体系平台的构建提供了有力支持。
”
”
陈影,段然,许子言,唐瑞琪,童颖萍,赵东宇
2024, 39(3): 299-311. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0041
摘要:为了拓宽蓝相液晶的应用范围,构建多功能化蓝相体系平台,本文将具有聚集诱导发光(AIE)特性的液晶TPE-PPE引入蓝相液晶体系,围绕复合体系的荧光性能展开研究。一方面,系统研究并归纳了手性添加剂含量对蓝相液晶相转变行为和光子带隙位移情况的影响;另一方面,探究了蓝相液晶对AIE分子荧光性能的影响,提出了相关荧光增强效应的假说。实验结果表明,不同手性添加剂体系的蓝相Ⅱ的温域范围基本一致,且反射带隙随着温度的降低发生蓝移;而蓝相Ⅰ的温域与手性密切相关,体系中仅存在蓝相Ⅰ时,其反射带隙随温度的降低而红移。蓝相液晶体系对AIE分子有一定的荧光增强效应,并且在整个蓝相温域内,蓝相Ⅰ的反射带隙红移,体系的荧光强度明显增强。由此得出结论,TPE-PPE分子在一定程度上参与了蓝相液晶体系的自组装。由于TPE-PPE 分子在双螺旋柱结构中的受限运动,导致其荧光强度增强。随着蓝相Ⅱ的消失和蓝相Ⅰ光子带隙的红移,更多TPE-PPE分子参与到双螺旋柱的自组装中,体系的荧光发射增强。
关键词:聚集诱导发光;聚合物稳定蓝相液晶;光子晶体
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发布时间:2024-05-14
负性液晶电致图案化及其衍射特性
AI导读
“
液晶中电对流图案形成,作为光衍射研究的关键问题,近日取得新突破。研究团队探索了负介电各向异性液晶中图案形成与衍射特性,观察到四种独特图案,并深入探究了温度、电场等因素对图案的影响。实验表明,通过调节电场和温度,可灵活控制电对流图案。这一成果为可调谐光学衍射器件的开发提供了新思路,有望推动液晶光学应用领域的进一步发展。
”
”
尚小虎,姜皓译,宋振鹏,刘娇,李炳祥
2024, 39(3): 312-321. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0263
摘要:液晶中电对流图案形成是一种奇特而又有趣的现象,同时也是光衍射研究中的一个重要问题。本文旨在探索负介电各向异性的向列相液晶中图案的形成以及相关的衍射特性。实验观察到4种不同的电对流图案,分别是软方形图案、斜条纹、静脉状图案和不规则图案。探究了不同温度下产生图案所需要的阈值电压。研究了电场对图案的周期性以及相对指向矢倾斜角的影响,并对图案相应的衍射特性进行了分析。实验结果表明,通过调节电场和温度可以改变电对流图案。产生图案所需要的阈值电压随着温度的升高而减小,随着频率的升高而增大。软方形图案的周期随着频率的升高先减小后增大,而斜条纹的周期随频率的升高而减小。当
f
=
25
~
45
H
z
时,斜条纹相对于初始指向呈现约
44
°
的偏转。这种可控的电对流图案为实现基于向列相液晶的可调谐光学衍射器件提供了一种可行方案。
关键词:液晶;图案形成;衍射;电场;电对流
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发布时间:2024-05-14
液晶显示应用
银纳米线对光驱动液晶显示器擦写时间的影响
AI导读
“
科技新闻播报:光驱动液晶显示器(ODLCD)作为一种新型显示技术,具有功耗低、可擦除改写的优点。然而,擦写时间较长的问题限制了其应用。最新研究显示,通过在液晶中掺入液晶单体RM257和银纳米线(AgNWs),并探究其浓度对擦写时间的影响,成功降低了ODLCD的擦写时间。这一研究成果为改善ODLCD性能,推动其在实际应用中的发展具有重要意义。
”
”
肖明,陈蒙,尚建华,桑景新,孙嘉曈
2024, 39(3): 322-329. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0022
摘要:光驱动液晶显示器(Optically Driving Liquid Crystal Display,ODLCD)是通过利用目标光轴排列以线偏振信息的形式写入光取向层,进而引导液晶微区取向技术的一种新型液晶显示器。ODLCD不仅具有功耗低的显著性优点,而且可以利用偏振光对信息进行擦除和改写。但由于目前ODLCD存在擦写时间较长这一缺点,限制了其在实际中的应用。为了降低ODLCD的擦写时间,本文通过在液晶中掺入液晶单体RM257和银纳米线(AgNWs)并在电场下发生光交联,探究了不同浓度(质量分数)RM257和AgNWs对ODLCD擦写时间的影响。实验结果表明,RM257和AgNWs都对ODLCD的擦写时间有着较显著的影响,在RM257浓度为12%和AgNWs浓度为1%时,ODLCD的擦写时间较短。该研究改善了ODLCD的擦写时间性能,对其在实际中的应用具有一定的研究价值。
关键词:光驱动液晶显示器;擦写时间;RM257;银纳米线
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发布时间:2024-05-14
用于防伪商标的液晶柔性显示薄膜
AI导读
“
一款液晶柔性显示薄膜的研制取得了突破,这款薄膜不仅机械性能优异,还具备独特防伪功能。研究团队利用光控取向技术设计出了双通道显示功能的液晶显示器件,并通过液晶盒厚度的优化,实现了主副显示效果的防伪信息隐藏。同时,通过掺杂银纳米线,薄膜的机械拉伸性能得到了显著提升。这一研究为制备信息丰富、稳定性强的液晶防伪商标提供了新思路。
”
”
吕志伟,桑景新,李唐吾,孙嘉曈
2024, 39(3): 330-337. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0028
摘要:本文设计了一款机械性能优异和具有独特防伪功能的液晶柔性显示薄膜。首先,基于光控取向技术设计了一款具备双通道显示功能的液晶显示器件,通过光场调控实现两个通道的独立显示。其次,以液晶盒厚度作为对照组确定了最佳厚度,使两个独立图案形成主副显示效果,从而隐藏防伪信息。最后,通过在液晶-聚合物复合材料中掺杂银纳米线(AgNWs)改善了液晶显示薄膜的机械拉伸性能。实验结果表明,在液晶柔性显示薄膜厚度为60 μm时,其呈现令人满意的图案显示效果。同时,与未掺杂AgNWs的液晶显示薄膜相比,掺杂了AgNWs的液晶柔性薄膜的模量参数提高了30%以上,具备更大的应力承受能力和应变范围。本研究对于制备信息丰富且稳定性强的液晶防伪商标具有积极意义。
关键词:柔性液晶;防伪商标;银纳米线;物理机械特性
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发布时间:2024-05-14
光-电协同调控的高反射率全彩色液晶器件
AI导读
“
科技新闻播报:在液晶显示领域取得了突破性进展。研究者利用光-电协同调控技术,成功获得了具有高反射率、全彩色显示的倾斜螺旋胆甾相器件。通过引入手性光开关并平衡螺旋扭曲力,实现了光照前后对电场强度的相同反射效果。双层结构液晶器件的构筑,提升了反射率约60%。这一研究为全彩色电子纸器件的制备提供了新思路,也为光开关材料在液晶器件的应用开辟了新道路。
”
”
曾爽爽,林海一,刘涛,侯丹星,王家星,车春城,武晓娟,郭金宝
2024, 39(3): 338-348. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0040
摘要:本文利用光-电协同调控的方法获得了具有高反射率、全彩色显示的倾斜螺旋胆甾相(Ch
OH
)器件。在液晶体系中引入一种具有左旋旋向的手性光开关switch 1,并基于相反旋向手性添加剂的手性抵消原则,使用R811来平衡switch 1发生光致Z/E异构化前后螺旋扭曲力上的差异,使体系在光照前后对其施加相同的电场强度可以反射具有相反旋向且相同波段的红-绿-蓝三色光。在此基础上,构筑了双层结构的液晶器件,对材料进行分层光-电刺激,诱导上层螺旋结构翻转,可在双层结构中分别形成左右旋结构,从而具有全反射效应,在双层Ch
OH
液晶器件中反射率提升约60%。本研究为制备具有高反射率的全彩色电子纸器件提供了新思路,同时也为光开关材料在液晶器件中的应用提供了有益的探索。
关键词:倾斜螺旋胆甾相;宽光谱调谐;手性光开关;手性翻转;光-电调控
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发布时间:2024-05-14
液晶调控应用进展
胆甾相液晶图案的动态调控与应用
AI导读
“
科技新闻快报:最新研究显示,自然界的光子晶体图案为生物提供独特功能,如变色龙的伪装保护。受此启发,胆甾相液晶图案得以开发,并在数据存储、传感器等领域展现潜力。专家深入研究了其外场刺激响应性,并介绍了在加密器件、防伪设备、柔性传感器等方面的应用。这项研究为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料奠定了坚实基础,开启了新的科技应用方向。
”
”
尚园园,王京霞,江雷
2024, 39(3): 349-368. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0001
摘要:自然界光子晶体图案为生物的生存提供了独特的功能,例如变色龙使其皮肤图案颜色适应环境以进行伪装保护,头足类动物(鱿鱼、墨鱼、章鱼等)能够产生宽波长范围的结构颜色和光学图案以利于物种间的信息交流。受自然界光学图案的特殊功能启发,胆甾相液晶的图案得以开发,并在数据存贮、传感器、柔性智能器件等方面展示了潜在应用。本文综述了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性、功能演变及其应用。首先,总结了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性,包括光、电、热、机械力和溶剂。其次,介绍了胆甾相液晶图案的各种应用,如具有加密和解密功能的存贮器件、信息安全防伪设备、柔性可穿戴传感器和圆偏振发光系统等。最后,介绍了胆甾相液晶图案的前景和挑战。本文为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料提供了基础。
关键词:胆甾相液晶;光学图案;外场调控
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发布时间:2024-05-14
液晶在气体传感领域的研究进展
AI导读
“
液晶气体传感器,作为新兴研究领域,展现出了其在高灵敏度、快速响应等方面的潜力。专家们不断完善液晶气体传感方法,包括向列相液晶的气体检测与胆甾相液晶的气体传感。这些传感技术包括功能化基板、特性几何形貌、液晶液滴等多种方法。液晶气体传感的研究为气体检测领域提供了新的解决方案,并为其进一步发展奠定了基础。
”
”
周冬,刘永军
2024, 39(3): 369-383. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0045
摘要:基于液晶的气体传感器是一个新兴的研究领域。液晶本身具有化学多样性、可逆的分子排列和固有的自组装能力,可以满足传感器高灵敏度、快速响应、低能耗和选择性等要求。随着相关研究的深入,液晶气体传感方法也不断被完善。本文回顾了近几年基于液晶的气体传感技术,讨论了现有液晶气体传感技术的检测方法,主要包括向列相液晶的气体检测方法和胆甾相液晶的气体传感方法。向列相液晶的气体传感包括功能化基板的液晶膜传感、特性几何形貌的液晶传感和液晶液滴传感方法。胆甾相液晶的气体传感主要包括聚合物胆甾相液晶膜的气体传感、液晶液滴传感、基于光纤的气体检测以及纤维素气体传感。最后对液晶气体传感的应用和发展进行了阐述。
关键词:气体传感;向列相液晶;胆甾相液晶
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发布时间:2024-05-14
用于液晶调控器件的过压驱动技术进展
AI导读
“
液晶显示在各领域广泛应用,非显示领域也展现其高精度调控特点。为满足高速调控需求,过压驱动技术受到关注。研究者通过应用过压驱动技术,优化了液晶显示器件的响应性能,并在非显示领域如空间光调制器和液晶透镜等有所应用。尽管面临技术挑战,但过压驱动技术为液晶显示发展开辟了新方向,未来有望取得更多突破。
”
”
史文雄,卢绮涵,梁如标,覃炜贤,姚丽双
2024, 39(3): 384-392. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0049
摘要:液晶显示近乎覆盖了所有的应用显示领域,在非显示领域也展现出了高精度、多参量调控的应用特点。目前,针对高速调控应用,液晶器件仍需进一步提升其响应速度。为此,过压驱动技术走进了研究者们的视野。本文主要综述了应用于液晶显示与调控领域的过压驱动技术。首先,简明介绍了过压驱动技术的原理和主要应用,以及在不同类型液晶显示器中应用过压驱动技术后,器件响应等性能的优化提升。此外,对过压驱动技术在非显示领域液晶器件中的应用进行了介绍,如空间光调制器和液晶透镜等。最后,总结了过压驱动技术用于液晶显示所面临的技术问题,概括了现有的主要解决手段,并对其需要突破的技术瓶颈和未来发展方向进行了展望。
关键词:液晶显示;过压驱动;快速响应;伪影;背流效应
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发布时间:2024-05-14
Chromonic溶致液晶及调控研究进展
AI导读
“
科技新闻播报:关于Chromonic溶致液晶(LCLCs)的研究取得新进展。LCLCs由可溶性芳香族化合物自组装形成,具备物理各向异性、生物兼容及可调控性。专家深入研究了外场调控、掺杂等手段对LCLCs的影响,为生物检测、细菌操控等领域提供重要价值,并为未来LCLCs的应用研究开辟了新方向。
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”
欧梓健,杨朝雁,李俊钢,李炳祥,陆延青
2024, 39(3): 393-408. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0401
摘要:Chromonic溶致液晶(Lyotropic Chromonic Liquid Crystals,LCLCs)是由可溶性芳香族化合物自组装形成的一类溶致液晶。由于其丰富的物理各向异性、生物兼容性以及可调控性,LCLCs在生物检测、细菌操控等应用领域具有重要的研究价值。本文回顾了LCLCs调控方面的研究,简要介绍了其特性,重点分析了外场调控、掺杂等调控手段对LCLCs的影响,最后讨论和总结了可行的调控手段和未来的发展路线。
关键词:溶致液晶;Chromonic;外场调控;掺杂
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发布时间:2024-05-14
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