彩色电子纸用手征性向列相液晶/手性离子液体复合材料的系统研究

A series of chiral ionic liquids with different chiral structures will be systematically synthesized, then the chiral nematic (N* phase) liquid crystal/chiral ionic liquid composites will be prepared by dispersing the chiral ionic liquids into N* phase liquid crystal. The relationships between the structure of the chiral ionic liquids and their compatibility in liquid crystals will be investigated; and the effects of the chiral ionic liquids with different structures, helical twisting power, conductivity, thermal stability and purity on the mobility of the chiral ionic liquids in the composites under the electronic field as well as the physical properties of N* phase liquid crystal will be also explored. More importantly, the electrically controllable selective reflection of chiral nematic liquid crystal/chiral ionic liquid composites and the mechanism of electro-optical properties of the composite system will be elucidated, to provide experimental foundation and theoretical guidance for developing the new generation materials used in color electronic paper with low driving voltage, short response time and high stability.

本项目拟系统地合成一系列不同结构的手性离子液体，然后将所制备的手性离子液体分散到手征性向列相(N*相)液晶中，从而制备N*相液晶/手性离子液体复合材料。研究手性离子液体的分子结构与其在液晶中相容性的关系；研究手性离子液体的结构、旋转扭曲力、导电性、热稳定性和纯度等对其在液晶中的迁移规律及对复合材料中液晶的物理性能的影响；探索手性离子液体对复合体系薄膜的电光性能的影响机理，为开发具有低驱动电压的反射型彩色电子纸用液晶复合材料的制备方法提供实验数据和理论指导。

电子纸是一种新型的显示器，其色彩对比度高、分辨率高、耗电量小，制造成本低，在不加电的情况下可以保留住原来显示的文字或图片。本课题的任务是通过研究基于液晶的电致变色复合材料，来制备可应用于彩色电子纸的材料。液晶和手性离子液体的复合材料可通过调变电场改变螺距来反射可见光。为了获得更加节能、高效的电致变色材料，我们详细研究了离子液体电解质在电致变色器件中的电化学性能，并重点研究了离子液体中液晶分子的相容性和电致变色性能。在研究中发现，含有钯纳米粒子的离子液体与液晶组成的电致变色复合材料，可以降低工作电压并明显提高电致变色性能。我们进一步研究了离子液体中金属纳米粒子的电化学性能，发现含银纳米粒子的离子液体本身也是良好的电致变色材料。我们研究了“离子液体/银”纳米粒子的电致变色性能和稳定工作的原理，同时设计了适用于“离子液体/银”纳米粒子的八电极电致变色器件，可实现多色彩、高对比度、可逆性好、稳定性高等特点。本课题研究的“液晶/离子液体”和“离子液体/纳米粒子”两个系列的电致变色复合材料，均能实现良好的电致变色性能，有应用于彩色电子纸的前景。