树枝状分子功能性液晶凝胶的制备、性质与应用研究

以不同氨基酸为构筑单元的1-3代扇形树枝状分子，或经功能化修饰的1-3代扇形树枝状分子为凝胶因子，与棒状、盘状、香蕉形以及树枝状分子液晶掺杂，制备具有自组装3D网络结构的液晶物理凝胶。合成具有可聚合基团的1-2代扇形分子，或采用丙烯酸酯类和苯乙烯类单体与上述液晶混合，经聚合制备具有共价交联结构的液晶化学凝胶。用FTIR、NMR、MALDI-TOF、GPC、DSC、 POM、TEM、SEM、XRD等手段研究所得液晶凝胶的形貌、微相分离结构，探索凝胶因子结构对液晶凝胶形成的影响，考察凝胶因子浓度、单体浓度对所形成液晶凝胶的影响，研究凝胶因子、聚合物与液晶分子之间的相互作用以及双组分界面间的相互作用，考察不同结构和形状的液晶分子与所得凝胶的关系，探讨不同相转变温度对形成凝胶的影响，发现并总结其规律。发现并考察所得液晶凝胶的功能性，特别是光电性质，为液晶凝胶材料的应用提供理论基础和新方法

以甘氨酸和天冬氨酸为结构单元，并用丹酰基团对其focal point 进行修饰，合成了功能性树枝状凝胶因子。利用香蕉型液晶B2相的多种稳定状态，将其与上述树枝状分子混合制备了液晶凝胶，以实现对其荧光性质的调控。研究发现，将香蕉型液晶与功能性材料相结合，利用液晶多种亚稳态之间的转变，可以调控所得液晶凝胶的性能。在正常模式下，通过施加外加电压能够降低器件的发光强度。而在反常模式下，能够通过施加电压提高器件的发光强度。. 以1代和2代PAMAM结构的树状分子（dendrons）以及四硫冨瓦烯（TTF）为原料，合成得到了具有导电性能的凝胶因子TTFDPeG1、TTFDPeG2。研究发现，TTFDPeG1能够在氯仿和甲醇中形成凝胶，其最低形成凝胶的浓度分别为39.0mg•mL-1，67.1 mg•mL-1。而TTFDPeG2只能在氯仿中形成凝胶，形成凝胶的最低浓度为20.4 mg•mL-1。TTFDPeG1可以和液晶分子5CB形成液晶凝胶，其中 TTFDPeG1的质量分数为3.3%。电性能测试结果显示， TTFDPeG1经碘掺杂后，样品的导电性较好，其电阻为5×109Ω。TTFDPeG2样品电阻为3.0×1011Ω。结果表明，TTFDPeG1的导电性优于TTFDPeG2。. 较为系统的总结了以氨基酸为构筑单元的1-3代树枝状分子的凝胶性质。研究发现，这些树枝状化合物的凝胶性质呈现出代数依赖性。第1代树状化合物均不能形成凝胶。第3代树枝状化合物的凝胶能力强于第2代，最低凝胶浓度小。树枝状分子的Focal为氨基时，其凝胶能力大大增强。外端基对凝胶的形成有很大影响。当树状分子外端基为芳基时，易形成凝胶。