實(shí)驗(yàn)名稱：膽甾液晶的光學(xué)性能，其反射譜、透射譜以及在不同條件下的光學(xué)響應(yīng)研究

　　研究方向：可見光透過率可調(diào)的mnSmart窗因其易于控制、外觀美觀、顯著提高建筑居民的舒適度而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，并已應(yīng)用于建筑、交通、電子或光學(xué)器件等各個(gè)領(lǐng)域。聚合物分散液晶（PDLC）作為智能窗戶已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。由于液晶分子組成的液滴的光軸是自由取向的，通過基體的光被液滴散射明顯，由于它們的折射率不匹配，呈現(xiàn)不透明的乳白透明狀態(tài)。LC分子在帶電狀態(tài)下與電場(chǎng)排列一致，呈現(xiàn)透明。與PDLC相比，聚合物穩(wěn)定液晶（PSLC）傾向于形成具有節(jié)點(diǎn)或纖維構(gòu)象的松散聚合物網(wǎng)絡(luò)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，PSLC可以在透明或不透明狀態(tài)下初始化，并且可以在較低的外部電壓下驅(qū)動(dòng)快速切換。但PSLC在散點(diǎn)狀態(tài)下40%-50%的相對(duì)輕度霧霾也嚴(yán)重制約了其實(shí)際利用。膽固醇液晶（CLC）由自組裝成螺旋結(jié)構(gòu)的細(xì)長分子組成，不僅可以在透明和散射狀態(tài)之間切換，而且具有反射不同波長的功能。聚合物穩(wěn)定膽固醇液晶（PSCT）可以成功地取代PSLC中的向列相液晶。PSCT可以在initialized透明模式下初始化，其中，chlc呈平面織構(gòu)(P)，由于chlc的原始布拉格反射而反射入射光。

　　當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，LC分子在電場(chǎng)作用下傾向于轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲钥棙?gòu)（H態(tài)）。然而，聚合物網(wǎng)絡(luò)與LC分子之間的相互作用傾向于保持P態(tài)。因此，兩種力對(duì)抗的結(jié)果是最終在PSCT中形成多域焦錐織構(gòu)（FC態(tài)），由于聚合物網(wǎng)絡(luò)和lc之間的折射率不匹配，該織構(gòu)是不透明的。去除外部電壓后，在LC分子相互作用和聚合物網(wǎng)絡(luò)平衡取向的雙重作用下，PSCT恢復(fù)到初始P態(tài)，PSCT變得透明，并再次反射紅外光。由于聚合物網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定作用，chlc電池可以在透明狀態(tài)和不透明狀態(tài)之間循環(huán)穩(wěn)定地切換。PSCT也可以在正常不透明模式下初始化（與之前的正常透明模式相反），在這種模式下，chlc在沒有外電場(chǎng)的情況下處于散射紋理（Fc），并且可以在外電場(chǎng)的作用下橫向切換到透明模式。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>深入理解膽甾液晶的光學(xué)特性，這種結(jié)構(gòu)如何影響光的傳播和調(diào)制，從而為實(shí)現(xiàn)智能窗口的動(dòng)態(tài)透光率控制提供理論基礎(chǔ)。

　　測(cè)試設(shè)備：ATA-2021B高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、示波器、精確溫控臺(tái)、偏振光顯微鏡

　　實(shí)驗(yàn)過程：基于高熱穩(wěn)定聚合物穩(wěn)定膽甾液晶的智能窗口，其工作原理主要依賴于膽甾液晶的光學(xué)調(diào)制性能和聚合物的熱穩(wěn)定性。當(dāng)外界條件（如溫度、電場(chǎng)等）發(fā)生變化時(shí)，膽甾液晶分子會(huì)發(fā)生取向變化，從而改變窗口的透光率和熱輻射透過量。高熱穩(wěn)定聚合物則確保這一過程中窗口的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能持久性。在Chlc中加入了YP-011PSCT。后將YP-011PSCT注入10μm細(xì)胞，放在精確溫控臺(tái)控制溫度。電光的性能采用液晶材料自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)再通過高壓放大器ATA-2021B放大施加電場(chǎng)至樣品兩端，同時(shí)示波器可以觀察輸出端電壓，從而控制電場(chǎng)，再用偏振光顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

　　圖1：高熱穩(wěn)定聚合物穩(wěn)定膽甾液晶智能窗口實(shí)驗(yàn)流程圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　圖2(a)透射率與電壓的關(guān)系；(b)3%、4%和5%RM257摻雜YP-的透射率隨時(shí)間的變化011PSCT細(xì)胞。

　　利用自動(dòng)LCD測(cè)試儀對(duì)3%、4%和5%RM257摻雜YP-011PSCT的電光性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，如圖2所示，通過提高RM257的摻雜濃度，驅(qū)動(dòng)正常透明YP-011PSCT變?yōu)椴煌该鞯拈撝惦妷猴@著增加，但相應(yīng)的上升時(shí)間和衰減時(shí)間顯著減少。其中，3%RM257摻雜YP-011PSCT的閾值電壓、上升時(shí)間和衰減時(shí)間分別為22.908v、85.442ms和18.617ms；將RM257的摻雜濃度提高到5%，閾值電壓提高到31.172V，上升時(shí)間和衰減時(shí)間分別縮短到66.001ms和5.336ms，閾值電壓提高了36.07%，上升時(shí)間減少了22.75%，衰減時(shí)間減少了71.34%。聚合物基體越堅(jiān)固、密度越高，chlc的錨定能越強(qiáng)，閾值電壓越高。同時(shí)，更堅(jiān)固、更致密的聚合物基體也會(huì)產(chǎn)生空間位阻的升高，從而顯著縮短了提升時(shí)間和衰減時(shí)間，從而阻礙了外電場(chǎng)對(duì)chlc的尺寸切換。

　　電壓放大器推薦：ATA-2021B

圖：ATA-2021B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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