【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及二維液晶，尤其是涉及二維層狀液晶及其取向方法和應用。
技術介紹
1、材料科學的飛速發(fā)展促進了液晶科學的進步，二維層狀液晶因其獨特的物理化學性質和廣泛的應用潛力，在光電設備、生物醫(yī)學、分離技術等領域展現(xiàn)出了巨大的應用價值。在光學器件、傳質膜等高性能應用中，由于二維層狀液晶層狀結構的復雜性和排列多樣性，其取向均勻性和各向異性度直接影響到材料的整體的光學主軸或分離膜的通道取向，進而決定了相關器件的最終性能，如透光率、光學主軸的均一度、光學相位調控能力以及傳質效率等關鍵參數(shù)。因此，實現(xiàn)均勻且定向的排列結構對于提升器件性能至關重要。
2、傳統(tǒng)的液晶取向技術主要集中于一維分子排列的調控，例如針對向列相液晶的平行或垂直取向，主要是單一的電場或取向層誘導取向等。但在二維層狀液晶領域，尤其是針對其微觀結構和宏觀性能的精準控制，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。上述提及的電場取向難于適用大面積二維層狀液晶垂直取向工藝，因為過高的電場通常會打散層狀相結構。同時取向層誘導的方法則難以滿足大面積、高精度、可調控的取向需求。并且這些方法也難以在實現(xiàn)二維層狀液晶層各向異性排布的同時，實現(xiàn)二維層的垂直取向，且在特定應用環(huán)境下穩(wěn)定性不足。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本申請?zhí)岢鲆环N二維層狀液晶及其取向方法和應用，利用這種取向方向能夠滿足二維層狀液晶材料大面積、高精度、可調控的取向需求，在實現(xiàn)各向異性排布的同時，實現(xiàn)二維層的垂直取向，且具有較高的穩(wěn)定性。
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3、提供具有第一面的第一基底和具有第二面的第二基底，第一面和第二面之間限定出液晶容納空間，并將二維層狀液晶置入液晶容納空間，第一面和第二面為不完全親水界面；
4、施加擾動因素誘導二維層狀液晶發(fā)生垂直取向；
5、其中，擾動因素包括切向力因素、流體流動因素、溫度因素、電場因素、磁場因素、壓力因素、添加劑因素、熱輻射因素中的至少一種。
6、本申請實施例的有益效果是：
7、通過上述取向方法得到的二維層狀液晶材料展現(xiàn)出獨特的垂直取向結構，取向效果均勻，能夠滿足二維層狀液晶材料大面積、高精度、可調控的取向需求，在實現(xiàn)各向異性排布的同時，實現(xiàn)二維層的垂直取向，且具有較高的穩(wěn)定性。
8、在其中一些實施方式中，第一面和第二面為固體界面。
9、在其中一些實施方式中，第一面和第二面分別獨立選自柔性固體界面、非柔性固體界面中的任一種。
10、在其中一些實施方式中，第一面與水的接觸角和第二面與水的接觸角大于45°。
11、在其中一些實施方式中，第一面和第二面的材質分別獨立選自金屬、無機非金屬、有機物中的至少一種。
12、在其中一些實施方式中，第一面和第二面分別獨立選自涂層、薄膜中的任一種。
13、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶包括單一組分液晶或混合組分液晶。
14、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶包括層狀單分子層結構和層狀雙分子層結構中的任一種。
15、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶包括熱致液晶和溶致液晶中的任一種。
16、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶包括含有親水片段和疏水片段的表面活性劑型熱致二維層狀液晶、含有環(huán)狀剛性結構的熱致二維層狀液晶中的至少一種。
17、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶為以下a1和a2混合而成的二維層狀液晶：
18、a1：近晶a相液晶、近晶b相液晶、近晶c相液晶、近晶d相液晶、藍相液晶、層狀相液晶中的至少一種；
19、a2：鹽、水、液態(tài)有機物、液態(tài)酸中的至少一種。
20、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶呈現(xiàn)液晶相的溫度范圍為-10?℃~300?℃。
21、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶的黏度范圍為103mpa·s~1010mpa·s。
22、在其中一些實施方式中，使第一基底或第二基底相對二維層狀液晶發(fā)生相對運動，誘導二維層狀液晶的液晶疇各向異性排布。
23、在其中一些實施方式中，第一基底或第二基底的相對運動的方向包括沿第一面或第二面的切向運動、正向運動中的至少一種。
24、在其中一些實施方式中，相對運動的類型包括單向運動、周向運動和往復運動中的任一種。
25、在其中一些實施方式中，相對運動的軌跡包括直線運動、弧線運動中的至少一種。
26、在其中一些實施方式中，相對運動的速度為0.1?mm/s~50?mm/s。
27、在其中一些實施方式中，二維層狀液晶的相對運動包括重力、離心力、切應力、壓力差、毛細力、溫度差、交叉磁電場中至少一種驅動的相對運動。
28、在其中一些實施方式中，第一基底或第二基底相對二維層狀液晶發(fā)生相對運動包括：固定第二基底，使第一基底相對二維層狀液晶發(fā)生相對運動。
29、在其中一些實施方式中，第一面、第二面分別獨立選自平面、弧面中的任一種。
30、在其中一些實施方式中，第一基底相對二維層狀液晶的接近角為5°~90°，離去角為3°~175°。
31、在其中一些實施方式中，通過可調諧的力場發(fā)生器施加擾動因素。
32、本申請的第二方面，提供一種二維層狀液晶，該二維層狀液晶采用前述任一種取向方法取向得到。
33、本申請的第三方面，提供一種器件，該器件包括前述的二維層狀液晶。
34、在其中一些實施方式中，器件為光學濾波器、光學相位調制器、顯示器、傳感器、離子分離膜、能量轉換裝置中的任一種。
35、本申請的目的在于提出一種可誘導二維層狀液晶垂直取向的液晶取向技術，為特殊工況下的分子組裝結構調控、光信號調制、傳質過程強化提供液晶取向方案。本申請?zhí)貏e針對二維層狀液晶材料，通過精密調控固液界面特性、引入擾動因素，并施加特征應力場及交叉場的方式，實現(xiàn)二維層狀液晶中二維層的垂直取向和各向異性排布。這一創(chuàng)新方法不僅極大提升了液晶取向的精確度和可控性，而且拓展了液晶取向技術所適用的液晶種類范圍，賦予了二維層狀液晶在光學器件、傳質膜及眾多高科技應用中的潛能。
36、本申請的核心在于提出并構建了新型的液晶取向方法，實現(xiàn)了二維層狀液晶中二維層的垂直取向和宏觀有序排布，綜合運用了特征表界面、特征應力場、磁電交叉場、二維層狀相液晶物料以及專門設計的液晶取向裝置。通過優(yōu)選的界面與液晶物料間的相互作用，結合多種擾動因素，實現(xiàn)二維層狀液晶排布及其有序度的調控，進而誘導出所需的垂直取向及各向異性結構。本申請的這一技術方案，不僅適用于單一組分的二維層狀液晶，也覆蓋了復雜的混合組分體系，顯著增強了技術的通用性和適用范圍。
37、本申請的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
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1.二維層狀液晶的取向方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的取向方法，其特征在于，所述第一面與水的接觸角和所述第二面與水的接觸角大于45°。
3.根據(jù)權利要求1所述的取向方法，其特征在于，所述二維層狀液晶包括近晶A相液晶、近晶B相液晶、近晶C相液晶、近晶D相液晶、藍相液晶、層狀相液晶中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的取向方法，其特征在于，使所述第一基底或所述第二基底相對所述二維層狀液晶發(fā)生相對運動，誘導二維層狀液晶的液晶疇各向異性排布。
5.根據(jù)權利要求4所述的取向方法，其特征在于，所述二維層狀液晶的相對運動包括重力、離心力、切應力、壓力差、毛細力、溫度差、交叉磁電場中至少一種驅動的相對運動。
6.根據(jù)權利要求4所述的取向方法，其特征在于，所述第一基底或所述第二基底相對所述二維層狀液晶發(fā)生相對運動包括：固定第二基底，使所述第一基底相對所述二維層狀液晶發(fā)生相對運動。
7.根據(jù)權利要求4所述的取向方法，其特征在于，通過可調諧的力場發(fā)生器施加所述擾動因素。
8.二維層狀液晶，其
9.器件，其特征在于，包括權利要求8所述的二維層狀液晶。
10.根據(jù)權利要求9所述的器件，其特征在于，所述器件為光學濾波器、光學相位調制器、顯示器、傳感器、離子分離膜、能量轉換裝置中的任一種。
...【技術特征摘要】
1.二維層狀液晶的取向方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的取向方法，其特征在于，所述第一面與水的接觸角和所述第二面與水的接觸角大于45°。
3.根據(jù)權利要求1所述的取向方法，其特征在于，所述二維層狀液晶包括近晶a相液晶、近晶b相液晶、近晶c相液晶、近晶d相液晶、藍相液晶、層狀相液晶中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的取向方法，其特征在于，使所述第一基底或所述第二基底相對所述二維層狀液晶發(fā)生相對運動，誘導二維層狀液晶的液晶疇各向異性排布。
5.根據(jù)權利要求4所述的取向方法，其特征在于，所述二維層狀液晶的相對運動包括重力、離心力、切應力、壓力差、毛細力、溫度差...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：丁寶福，成會明，羅杰，
申請(專利權)人：中國科學院深圳先進技術研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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