自支撑向列相液晶物理凝胶的设计及其电控光散射行为

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51373060
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Liquid-crystalline physical gels (LCPGs) are a new class of stimuli-responsive thermoreversible soft solid materials based on the non-covalent self-assembly of fibrous networks of low molecular mass organic gelators in liquid crystals. This kind of material has potential broad applications on large-scale, ultrathin and flexible displays, information storages, advanced anti-counterfeits, and so on. However, the non-covalent fibrous networks in LCPGs are not solid or hard enough, leading to low thermal, shear and voltage resistance, which is lack of self-supporting ability. In this proposal, self-supporting LCPGs with high modulus and low driving voltage are prepared by a series of sorbitol derivatives with different numbers of methyl groups on the benzyl rings, i.e. DBS, MDBS and DMDBS, as gelators and nematic liquid crystals including 5CB and P0616A. The effects of gelators, isotropic-nematic transition temperatures of liquid crystals, preparation conditions including gelation process and magnetic field strength up to 16 Tesla on the microstructures and macroscopic performances of LCPGs, such as electro-optical properties, and phase transition and rheological behaviors, will be investigated for light-scattering display materials with high modulus and low driving voltage. Three gelation processes used herein are isothermal process, continuous decreasing temperature process, as well as the process with nucleation at low temperature & growth at high temperature. The formation mechanism of gelation process and the quantitative relationship between light-scattering properties and fractal dimension of the fibrous networks of LCPGs will be emphasized. The study can provide theoretical and practical aspects for the design and preparation of such materials.
液晶物理凝胶(LCPG)作为一类新颖的刺激-响应、热可逆软固体材料,在大面积、超薄、柔性的光散射型电光显示、信息存储和高端防伪等领域应用前景广阔,但其模量往往不高,导致耐电压性低和抗剪切力的性能差,难以满足自支撑要求。本申请项目拟以有机小分子山梨醇类衍生物为凝胶因子,与向列相液晶形成LCPG。通过选取不同烷基取代基数目的凝胶因子(DBS、MDBS和DMDBS)和不同相转变温度的液晶(5CB和P0616A)、改变制备条件(如等温、连续降温、低温成核-高温增长三种凝胶化过程和0~16T的稳态磁场)等手段调控界面作用和微结构,制备出兼有高模量和低驱动电压的LCPG,实现其自支撑能力。结合相转变及流变行为、电光特性等宏观性能与微观结构分析,阐明高模量凝胶纤维网络的形成机理及其对液晶电控光散射特性的影响规律,建立电光特性与分形维数的定量关系,为此类材料的设计、制备及其应用提供理论和实验依据。

结项摘要

作为一类新颖的刺激‐响应、热可逆软固体材料,液晶物理凝胶(LCPG)的刚度往往不足,导致其耐电压性低和抗剪切能力差,难以满足自支撑要求;同时,低驱动电压和快速响应也是光电器件的必备要求。针对这两个难点,本项目以有机小分子山梨醇类衍生物为凝胶因子,与向列相液晶构筑形成兼具自支撑能力和优良电光特性的LCPG。通过选取不同烷基取代基数目的凝胶因子(DBS、MDBS和DMDBS)和不同相转变温度的液晶(5CB和P0616A)、改变制备条件(如降温、液晶盒内表面取向或稳态强磁场取向)、添加氧化硅纳米粒子等手段, 对LCPG的微结构和界面作用进行调控,系统研究了各体系的凝胶化行为及相图。着重研究了各凝胶体系的微结构、电光特性和流变特性,制备出兼有高模量和低驱动电压的LCPG,实现了LCPG的自支撑行为,即储能模量达到10kPa以上。首先,建立了制备具有稳定光散射性能的LCPG的有效方法,通过调节凝胶因子的化学结构,成功制备了具有高模量和低驱动电压的液晶物理凝胶,并揭示同系物凝胶因子分子结构、含量及其相行为和微结构之间的相互关系。其次,利用Gompertz方程阐述了凝胶储能模量与凝胶因子含量之间的标度关系,为构筑自支撑凝胶提供了理论依据,阐明了高模量凝胶纤维网络的形成机理及其对液晶电控光散射特性的影响规律。再次,在液晶态下,建立了在TN盒表面取向和强磁场作用下制备有序排列LCPG的有效方法,体系的有序网络有利于实现快速响应和低驱动电压双重效果,阐明了电光特性与有序结构之间的关系。最后,建立了一种通过外加无机纳米粒子进一步提升液晶复合凝胶自支撑能力的方法,该方法还能保持凝胶体系的快速响应和低驱动电压行为。本项目的实施,为此类软固体材料的设计、制备及其在大面积、超薄、柔性的光散射型电光显示、信息存储和高端防伪等领域的应用提供了理论基础和实验依据。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Photomechanically Controlled Encapsulation and Release from pH-Responsive and Photoresponsive Microcapsules
pH 响应和光响应微胶囊的光机械控制封装和释放
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.5b01180
  • 发表时间:
    2015-05-19
  • 期刊:
    LANGMUIR
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang, Xiaotao;Li, Zhenhua;Xie, Xiaolin
  • 通讯作者:
    Xie, Xiaolin
Reactive polycarbonate/diallyl phthalate blends with high optical transparency, good flowability and high mechanical properties
反应性聚碳酸酯/邻苯二甲酸二烯丙酯共混物,具有高光学透明度、良好​​的流动性和高机械性能
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2016.03.059
  • 发表时间:
    2016-05-17
  • 期刊:
    POLYMER
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liang, Yanyan;Zhou, Xingping;Zhou, Huamin
  • 通讯作者:
    Zhou, Huamin
丙烯酸酯/液晶体系的光聚合反应动力学对PDLC电光性质的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    倪名立;彭海炎;毕曙光;廖永贵;解孝林
  • 通讯作者:
    解孝林
Peanut-like crystals in polycarbonate/plasticizer blends
聚碳酸酯/增塑剂混合物中的花生状晶体
  • DOI:
    10.1002/macp.201600471
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Macromolecular Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Liang Yanyan;Zhou Xingping;Wu Jun;Liao Yonggui;Zhu Jintao;Xie Xiaolin;Zhou Huamin
  • 通讯作者:
    Zhou Huamin
Concurrent Solution-Like Decoloration Rate and High Mechanical Strength from Polymer-Dispersed Photochromic Organogel
聚合物分散光致变色有机凝胶同时具有类似溶液的脱色率和高机械强度
  • DOI:
    10.1002/marc.201300891
  • 发表时间:
    2014-04-01
  • 期刊:
    MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Long, Shijun;Bi, Shuguang;Xie, Xiaolin
  • 通讯作者:
    Xie, Xiaolin

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    廖永贵
聚丙烯/核壳结构SiO2复合微球复合材料的力学性能及结构
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    郑净植;周兴平;廖永贵;解孝林
  • 通讯作者:
    解孝林
Gemini对PVA分散螺吡喃有机凝胶薄膜光致变色行为的调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙世军;陈明敏;赵友姣;王小涛;李学锋;廖永贵
  • 通讯作者:
    廖永贵

其他文献

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廖永贵的其他基金

高性能主链型液晶聚合物的相行为及发光特性
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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