納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料研究進(jìn)展

段玉波　張庚　康小希　樊龍　李萱　郭準(zhǔn)

摘 要：納米粒子是一種新型的功能材料，它能夠同其他的功能材料制備形成性能更加優(yōu)異的復(fù)合材料，滿足現(xiàn)代社會(huì)各行業(yè)對(duì)于新材料需求。當(dāng)前將不同類型的納米粒子同藍(lán)相液晶材料按照不同的方式進(jìn)行摻雜制備，可以形成功能更加獨(dú)特完備的新型復(fù)合材料。社會(huì)各行業(yè)對(duì)納米粒子的復(fù)合材料的制備研究如火如荼展開，也由此形成豐富的研究成果。下文正是通過對(duì)納米粒子的研究進(jìn)展入手，分析不同的納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料所具備的不同的性能，旨在能夠?yàn)橐壕Ъ{米復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：納米粒子;藍(lán)相液晶;復(fù)合材料;研究進(jìn)展

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，生產(chǎn)出具備催化降解的有機(jī)材料至關(guān)重要，但是這類復(fù)合材料的合成制備工藝較為復(fù)雜，需要投入人才資源、科技資源，進(jìn)行合成制備流程研究。與此同時(shí)還需要注意做好復(fù)合材料合成過程中的各種有毒化學(xué)試劑的合理科學(xué)應(yīng)用。納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料研究能夠有效地提高現(xiàn)有藍(lán)相液晶材料的性能，擴(kuò)大藍(lán)相液晶材料的應(yīng)用范圍。同時(shí)有效提升藍(lán)相液晶復(fù)合材料的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、 關(guān)于納米粒子和藍(lán)相液晶材料的研究

1.1納米粒子的研究

隨著高科技技術(shù)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)高性能材料的需求越來越高，納米技術(shù)、納米材料的出現(xiàn)為高性能新材料的研發(fā)提供了新的途徑。以納米粒子材料為基本單位，同其他的材料為合成部分，由此可以制備形成性能更加齊全的復(fù)合材料。當(dāng)前常見的納米粒子形式多樣，主要有金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、碳納米管、聚合物納米粒子、鐵電性納米粒子、磁性納米粒子等多種形式。經(jīng)過相關(guān)學(xué)者的研究顯示，這些納米粒子都可以同液晶合成，實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶材料的改性，達(dá)到優(yōu)化納米復(fù)合材料的目的。

1.2藍(lán)相液晶材料的研究

藍(lán)相液晶材料作為一種新型的液晶顯示材料，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其所具備的寬視角、高速響應(yīng)能力等優(yōu)勢(shì)，使其成為光電顯示領(lǐng)域的重要研究話題。當(dāng)下關(guān)于藍(lán)相液晶材料的研究較為普遍，同時(shí)也提出了藍(lán)相液晶材料在平板顯示、智能手機(jī)顯示等多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。如，展開對(duì)藍(lán)相液晶材料在使用中相溫狹窄的技術(shù)研究，其提出通過高分子安定化藍(lán)相液晶模式或是t-shaped模式能夠有效地拓寬藍(lán)相液晶材料的溫度范圍，提升藍(lán)相液晶材料的使用領(lǐng)域。meiboom等學(xué)者發(fā)現(xiàn)藍(lán)相液晶材料中手性向列液晶的自由能可以通過雙扭曲結(jié)構(gòu)來降低，由此降低旋轉(zhuǎn)能耗。

1.3納米粒子摻雜液晶材料的研究

可以說，關(guān)于納米粒子摻雜液晶，進(jìn)行復(fù)合材料的改性的相關(guān)研究已經(jīng)常態(tài)化發(fā)展，越來越多的學(xué)者和行業(yè)專家實(shí)現(xiàn)對(duì)納米粒子摻雜液晶材料的研究。通過對(duì)各種納米粒子復(fù)合材料的制備和應(yīng)用情況的研究，極大程度的提升納米粒子-液晶復(fù)合材料的應(yīng)用附加值，同時(shí)推動(dòng)環(huán)境保護(hù)和生物資源的高效應(yīng)用。如，儲(chǔ)晶晶等學(xué)者展開對(duì)木質(zhì)素基金屬納米粒子復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究，闡述了該復(fù)合材料在制備和應(yīng)用中面臨著的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為未來的納米粒子復(fù)合材料的研究發(fā)展提供參考方向。

2、 關(guān)于納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制備及性能研究

2.1納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制備方法

①納米粒子的特性分析

站在納米粒子的類型特性的研究分析基礎(chǔ)上可知，并不是所有的納米粒子都可以同藍(lán)相液晶進(jìn)行摻雜合成制備。只有金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、碳納米管、聚合物納米粒子、鐵電性納米粒子、磁性納米粒子等才可以。因此通過對(duì)金屬納米粒子的特征的分析，可以從中掌握該復(fù)合材料制備的一般性參數(shù)需求。金屬納米粒的基本單位是一些微小尺寸的粒子，其直徑在納米范圍之內(nèi)，因此具有納米材料的一般優(yōu)勢(shì)，使其在材料、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)以及其他的高新科技產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。首先，金屬納米粒子表面能量效應(yīng)較高。該納米粒子的表面都具有較高的能量，且這些能量因?yàn)樵尤蔽?，使其穩(wěn)定性交差。因此在運(yùn)輸或是移動(dòng)中，金屬納米粒子的活性容易發(fā)生演變。如，出現(xiàn)金屬納米粒子表面電子自旋構(gòu)像同電子能譜產(chǎn)生變化。其次，金屬納米粒子具有小尺寸效應(yīng)。該特性使得金屬納米粒子的表面等離子激元共振效果明顯。從而使得該復(fù)合材料附近的邊界收到破壞，導(dǎo)致材料的光、熱等出現(xiàn)明顯變化。

②納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制備工藝

金屬納米粒子摻雜藍(lán)相液晶制備而成復(fù)合材料需要從金屬納米粒子的相關(guān)物理特性入手，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)相液晶材料的電光性能的改良。在實(shí)際的制備中，需要準(zhǔn)備好各種實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)儀器，之后采用兩相法制備金屬納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料。其制備流程圖如圖1所示。

2.2納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料的性能研究

首先，對(duì)于制備合成的納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料的性能研究后發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合材料中的金屬納米粒子可以很好的分散在液晶基體中，同時(shí)發(fā)揮自身所具有的良好的導(dǎo)電特性，極大程度地改善了液晶材料的導(dǎo)電性，降低了藍(lán)相液晶復(fù)合材料的閾值的電壓，縮短了藍(lán)相液晶顯示器的光學(xué)反應(yīng)速率。但是該復(fù)合材料中，金屬納米粒子所具有的小尺寸效應(yīng)，讓復(fù)合液晶材料的分子之間的取向變得不穩(wěn)定，從而降低藍(lán)相液晶現(xiàn)實(shí)材料的話化性能。其次，還有學(xué)者通過添加催化劑等對(duì)于納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料進(jìn)行改性，從而制備形成一種全新的生物傳感器，在這種生物傳感器中，復(fù)合材料可以發(fā)揮積極效果。如，金屬納米粒子在復(fù)合材料中可以實(shí)現(xiàn)均勻排列，完成對(duì)乙酰膽堿和乙酰膽堿酯酶抑制劑的檢測(cè)，可以廣泛應(yīng)用到醫(yī)療藥劑的成分測(cè)量中。然后，有學(xué)者制備形成的金屬納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料，該復(fù)合材料的導(dǎo)電性和轉(zhuǎn)變溫度的性能較好。金屬納米粒子在液晶材料中的摻雜應(yīng)用，可以有效地組織液晶分子的取向變化，從而降低液晶顯示屏的活化程度，避免出現(xiàn)閃屏的故障。最后，將金屬ag-pd納米粒子摻雜到藍(lán)相液晶中制備而成的復(fù)合材料，其液晶材料中的分散性能較高，各種液晶分子可以穩(wěn)定均勻分散在液晶體中，相轉(zhuǎn)變沒有溫度變化。

結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)如今社會(huì)各行業(yè)所出現(xiàn)和應(yīng)用的納米材料種類越來越多，不同種類的納米粒子摻雜液晶材料所制備而成的復(fù)合材料的性質(zhì)也不同。根據(jù)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀可知，如，將稀土氧化物納米粒子、半導(dǎo)體納米粒子同藍(lán)相液晶摻雜在一起可以制備成為電光特性、介電特性較好的復(fù)合材料，滿足各種高新行業(yè)的應(yīng)用。另外隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于納米粒子摻雜液晶復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)在對(duì)納米材料中液晶相、納米材料在液晶材料中的排列分散和穩(wěn)定性，對(duì)液晶的導(dǎo)電性能等的影響，還提出若干納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制備工藝技術(shù)。通過對(duì)這些理論研究的梳理和分析，以期能夠制備出性能更加齊全的納米復(fù)合材料。

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基金項(xiàng)目：西京學(xué)院校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃：納米粒子摻雜藍(lán)相液晶復(fù)合材料研究進(jìn)展（編號(hào)：X202012715072）（作者單位：西京學(xué)院，陜西 西安 710123）