浙工大成功制备了体温控制的液晶光散射显示器

必发365登录入口2017年4月11日讯  可拉伸显示器在智能通讯、可穿戴及可植入显示设备等领域有广泛的应用前景。液晶因其“流动而有序”的本质特性在显示领域普遍使用,但此本质特性导致液晶材料无固定形状、排列方式易受外力场影响而改变、显示器件结构复杂,仍未应用于可拉伸显示领域。

浙江工业大学材料科学与工程学院先进高分子材料课题组的陈思副教授和王旭教授在可拉伸液晶显示器方面取得重要进展,成功制备了体温控制的液晶光散射显示器,在ACS Applied Materials & Interfaces杂志上发表题为“Body Temperature Controlled Optical and Thermal Information Storage Light Scattering Display with Fluorescence Effect and High Mechanical Strength”的研究论文。

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图1凝胶因子POSS-G1-BOC的(a)结构式;(b)多级自组装机理;在MMA中自组装获得凝胶的干凝胶网络的(c)SEM照片(d)TEM照片(e)AFM照片。

为了解决液晶显示材料“形变—响应”的固有矛盾,课题组引入了一种具有超强多级自组装性质的以六面体倍半硅氧烷(POSS)为核的树枝状大分子作为凝胶因子,该树枝状大分子(图1a)的凝胶纤维通过六方柱状堆积(图1b)的方式,多级组装成连续且带有分叉的特殊“丝瓜络”形貌的凝胶网络(图1c-e),这种独特的组装方式赋予凝胶网络超强的机械性能、客体分子束缚性能及自修复性能(Tang Guodong, Chen Si, Wang Xu* et al.Chemical Communications 2014, 50, 7180-7183)。当POSS核树枝状大分子以极低的浓度(≤0.5 wt%)加入到含有光响应剂的液晶显示材料5CB中时,所获的新型兼具力学特性与多重响应性的超分子液晶凝胶可用于制备可拉伸液晶光散射显示器,在拉伸至原有长度的145%时,仍能清晰地显示原有的图像信息(图2)(Chen Si, Luo Xiao, Wang Xu* et al.Journal of Materials Chemistry C 2015, 3, 12026-12031)。

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图2(a)可拉伸液晶光散射显示器件结构;(b)光控信息写入方法示意图;(c)原始长度下的显示图像照片;(d)拉伸到145%长度时的显示图像照片。

有趣的是,研究人员发现,该液晶显示器在人体温度附近可获最佳显示对比度,这种体温敏感性是由于5CB的相转变温度为35℃,接近人体温度造成的。研究人员先利用紫外光将特定的图像信息写入到显示器中,先将其置于室温(25℃)环境下(图3a),再将其置于手掌中30s(图3b),即可清晰地看到所显示的图像信息具有更高的对比度(图3c)。上述过程可以循环重复实现(图3d-f),不受空气中的氧气或水分等的影响。这些功能使其在智能通讯设备、可穿戴电子设备、仿生机器人、人体生理信号检测等领域展现了广泛的潜在应用前景。

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图3体温可控液晶光散射显示器:(a)初始状态,25℃;(b)手掌覆盖30秒;(c)手掌移开;(d)恢复至25℃2分钟;(e)放在手心40秒;(f)手掌移开。

该研究的部分工作得到了浙江省自然科学基金等项目的资助。

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