应变液晶的负压光效应和反式压光效应

范志新; 黎振远; 周璇; 张志东

doi:10.7498/aps.63.146101

摘要

介绍聚合物分散液晶和应变液晶概念，给出聚合物分散液晶调光玻璃的“正压光效应”、“负压光效应”和“反式压光效应”三种效应定义. 实验制备出负压光效应和反式压光效应新型应变调光玻璃样品，测试样品散射态雾度90%以上，半透明态透光率接近30%. 用偏光显微术研究压光效应原理，表明对样品施加垂面按压或拉伸的应力诱导作用会引起液晶微滴中液晶分子具有某些特殊排列方式，导致样品光学性质发生显著变化. 建立垂面拉伸液晶微滴模型，计算模拟所绘出的图形与偏光显微镜照片独特花样十分相似，进而合理解释了实验现象. 应变液晶压光效应研究具有聚合物分散液晶基础研究意义和开发非电控调光玻璃的实际应用价值.

关键词:

Abstract

The concepts of polymer dispersed liquid crystal (PDLC) and stressed liquid crystal (SLC) are introduced; the three kinds of definitions, i.e., “positive piezo-optical effect”, “negative piezo-optical effect” and “inverse mode piezo-optical effect” of PDLC switchable glass are given. The new types of stressed switchable glass samples of negative piezo-optical effect and inverse mode piezo-optical effect are prepared. The experimental results show that the haze is above 90% in a scattering state and the transmittance is nearly 30% in a translucent state. The principle of piezo-optical effect is analyzed with polarization microscopy. The results show that the vertical surface pressure or stretching stress applied to the sample will result in the special reorientation of LC molecules in LC droplets, which causes the optical characteristics of the sample to change significantly. The mode of vertical stretched liquid crystal droplet is proposed, the computation results and graph plotting conform with the results from the micrographs of polarizing microscope very well, so that the experimental phenomena are reasonably explained. The research on SLC piezo-optical effect has the fundamental significance for studying the PDLC and the application value for developing non-electro-optic switchable glass.

Keywords:

作者及机构信息

1.
河北工业大学理学院, 天津 300401;

2.
天津天狮学院, 天津 301700

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：60878047，11147103）和河北省高等学校科学技术研究指导项目（批准号：Z2011133）资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Science, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China;

2.
Tianjin Tianshi School, Tianjin 301700, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60878047, 11147103) and the Science and Technology Research and Guide Project of Hebei Province University, China (Grant No. Z2011133).

参考文献

[1]	Drzaic P 2006 Liquid Cryst. 33 1281
[2]	Doane J W 2006 Liquid Cryst. 33 1313
[3]	Wu B G, West J L, Doane J W 1987 J. Appl. Phys. 62 3925
[4]	Deng S P, Li W C, Huang W B, Liu Y G, Peng Z H, Lu X H, Xuan L 2011 Acta Phys．Sin. 60 086103 (in Chinese) [邓舒鹏, 李文翠, 黄文彬, 刘永刚, 鲁兴涵, 宣丽 2011 物理学报 60 086103]
[5]	Chen K, Cheng J Q, Xiao Y, Tang D G, Huang M J 2009 Acta Phys. Sin. 58 1007 (in Chinese) [陈珂, 程建群, 肖勇, 唐道广, 黄明举 2009 物理学报 58 1007]
[6]	Zhang Z G, Li W c, Liu Y G, Xuan L 2008 Acta Phys. Sin. 57 7344 (in Chinese) [郑致刚, 李文翠, 刘永刚, 宣丽 2008 物理学报 57 7344]
[7]	Zheng Z G, Ma J, Song J, Liu Y G, Hu L F, Xuan L 2007 Acta Phys. Sin. 56 15 (in Chinese) [郑致刚, 马骥, 宋静, 刘永刚, 胡立发, 宣丽 2007 物理学报 56 15]
[8]	Zhang B, Liu Y J, Xu K S 2004 Acta Phys. Sin. 53 1850 (in Chinese) [张斌, 刘言军, 徐克璹 2004 物理学报 53 1850]
[9]	Ding J D, Yang Y L 1992 Jpn. J. Appl. Phys. 2837
[10]	West J L, Zhang Z, Zhang M, Byktanir E, Glushchenko A 2005 SPIE 5936 59360L-1
[11]	Amimori I, Priezjev N V, Pelcovits R A, Crawford G P 2003 J. Appl. Phys. 93 3248
[12]	Ermold M L, Rai K, Fontecchio A K 2005 J. Appl. Phys. 97 104905
[13]	Zhang G Q 2006 Ph. D. Dissertation (USA: Kent University)
[14]	Fan Z X, Zhang Z D, Xie Y J 2009 China Patent CN101430449 [范志新, 张志东, 解一军 2009 中国专利 CN101430449]
[15]	Fan Z X, Xie Y J, Liu Y, Zhang Z D 2012 China Patent CN102799015A [范志新, 解一军, 刘洋, 张志东 2012 中国专利 CN102799015A]
[16]	Fan Z X, Xie Y J, Wei X D, Xie H J, Song X H, Wang D, Sun Y B 2011 Acta Opt. Sin. 31 0131005 (in Chinese) [范志新, 解一军, 魏向东, 解会杰, 宋新华, 王丹, 孙玉宝 2011 光学学报 31 0131005]
[17]	Li Z Y, Fan Z X, Li J W, Zhao Y F, Sun Y B 2011 Acta Opt. Sin. 31 0816001 (in Chinese) [黎振远, 范志新, 李金炜, 赵永芳, 孙玉宝 2011 光学学报 31 0816001]
[18]	Wang X J 2006 The Optics of Liquid Crystal and the Liquid Crystal Displays (Beijing, Science Press) p168 (in Chinese) [王新久 2006 液晶光学和液晶显示 (北京, 科学出版社) 第168页]

施引文献

[1]	Drzaic P 2006 Liquid Cryst. 33 1281
[2]	Doane J W 2006 Liquid Cryst. 33 1313
[3]	Wu B G, West J L, Doane J W 1987 J. Appl. Phys. 62 3925
[4]	Deng S P, Li W C, Huang W B, Liu Y G, Peng Z H, Lu X H, Xuan L 2011 Acta Phys．Sin. 60 086103 (in Chinese) [邓舒鹏, 李文翠, 黄文彬, 刘永刚, 鲁兴涵, 宣丽 2011 物理学报 60 086103]
[5]	Chen K, Cheng J Q, Xiao Y, Tang D G, Huang M J 2009 Acta Phys. Sin. 58 1007 (in Chinese) [陈珂, 程建群, 肖勇, 唐道广, 黄明举 2009 物理学报 58 1007]
[6]	Zhang Z G, Li W c, Liu Y G, Xuan L 2008 Acta Phys. Sin. 57 7344 (in Chinese) [郑致刚, 李文翠, 刘永刚, 宣丽 2008 物理学报 57 7344]
[7]	Zheng Z G, Ma J, Song J, Liu Y G, Hu L F, Xuan L 2007 Acta Phys. Sin. 56 15 (in Chinese) [郑致刚, 马骥, 宋静, 刘永刚, 胡立发, 宣丽 2007 物理学报 56 15]
[8]	Zhang B, Liu Y J, Xu K S 2004 Acta Phys. Sin. 53 1850 (in Chinese) [张斌, 刘言军, 徐克璹 2004 物理学报 53 1850]
[9]	Ding J D, Yang Y L 1992 Jpn. J. Appl. Phys. 2837
[10]	West J L, Zhang Z, Zhang M, Byktanir E, Glushchenko A 2005 SPIE 5936 59360L-1
[11]	Amimori I, Priezjev N V, Pelcovits R A, Crawford G P 2003 J. Appl. Phys. 93 3248
[12]	Ermold M L, Rai K, Fontecchio A K 2005 J. Appl. Phys. 97 104905
[13]	Zhang G Q 2006 Ph. D. Dissertation (USA: Kent University)
[14]	Fan Z X, Zhang Z D, Xie Y J 2009 China Patent CN101430449 [范志新, 张志东, 解一军 2009 中国专利 CN101430449]
[15]	Fan Z X, Xie Y J, Liu Y, Zhang Z D 2012 China Patent CN102799015A [范志新, 解一军, 刘洋, 张志东 2012 中国专利 CN102799015A]
[16]	Fan Z X, Xie Y J, Wei X D, Xie H J, Song X H, Wang D, Sun Y B 2011 Acta Opt. Sin. 31 0131005 (in Chinese) [范志新, 解一军, 魏向东, 解会杰, 宋新华, 王丹, 孙玉宝 2011 光学学报 31 0131005]
[17]	Li Z Y, Fan Z X, Li J W, Zhao Y F, Sun Y B 2011 Acta Opt. Sin. 31 0816001 (in Chinese) [黎振远, 范志新, 李金炜, 赵永芳, 孙玉宝 2011 光学学报 31 0816001]
[18]	Wang X J 2006 The Optics of Liquid Crystal and the Liquid Crystal Displays (Beijing, Science Press) p168 (in Chinese) [王新久 2006 液晶光学和液晶显示 (北京, 科学出版社) 第168页]

[1]	李会华, 张嘉辉, 余森江, 卢晨曦, 李领伟. 柔性基周期性厚度梯度薄膜的应变效应. 物理学报, 2021, 70(1): 016801. doi: 10.7498/aps.70.20201008
[2]	刘松, 罗春荣, 翟世龙, 陈怀军, 赵晓鹏. 负质量密度声学超材料的反常多普勒效应. 物理学报, 2017, 66(2): 024301. doi: 10.7498/aps.66.024301
[3]	雷娟棉, 杨浩, 黄灿. 基于弱可压与不可压光滑粒子动力学方法的封闭方腔自然对流数值模拟及算法对比. 物理学报, 2014, 63(22): 224701. doi: 10.7498/aps.63.224701
[4]	李晓莉, 张连水, 孙江, 冯晓敏. 微波驱动精细结构能级跃迁引起的电磁诱导负折射效应. 物理学报, 2012, 61(4): 044202. doi: 10.7498/aps.61.044202
[5]	张亚妮. 新型矩形点阵光子晶体光纤的高双折射负色散效应. 物理学报, 2010, 59(12): 8632-8639. doi: 10.7498/aps.59.8632
[6]	宋健, 赖俊峰. 正压流体中具有β效应与地形效应的强迫Rossby孤立波. 物理学报, 2010, 59(7): 4756-4760. doi: 10.7498/aps.59.4756
[7]	曾然, 许静平, 羊亚平, 刘树田. 负折射率材料对Casimir效应的影响. 物理学报, 2007, 56(11): 6446-6450. doi: 10.7498/aps.56.6446
[8]	陈守满, 石顺祥, 董洪舟. 有偏压光折变晶体中的高斯孤子. 物理学报, 2007, 56(3): 1379-1384. doi: 10.7498/aps.56.1379
[9]	秦莉, 张喜田, 梁瑶, 张锷, 高红, 张治国. 氧化锌微米花的共振拉曼和“负热淬灭”效应. 物理学报, 2006, 55(6): 3119-3123. doi: 10.7498/aps.55.3119
[10]	陈守满, 石顺祥, 董洪舟. 有偏压光折变晶体中的小振幅行波孤子. 物理学报, 2006, 55(9): 4695-4697. doi: 10.7498/aps.55.4695
[11]	汤乃云, 陈效双, 陆卫. InAs/GaAs量子点的静压光谱压力系数研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2277-2281. doi: 10.7498/aps.54.2277
[12]	赵乾, 赵晓鹏, 康雷, 张富利, 刘亚红, 罗春荣. 一维负磁导率材料中的缺陷效应. 物理学报, 2004, 53(7): 2206-2211. doi: 10.7498/aps.53.2206
[13]	康　雷, 赵　乾, 赵晓鹏. 二维负磁导率材料中的缺陷效应. 物理学报, 2004, 53(10): 3379-3383. doi: 10.7498/aps.53.3379
[14]	林子扬, 项颖, 徐则达, 李宇新. 相位延迟法液晶沿面排列瞬态热效应. 物理学报, 1999, 48(7): 1297-1301. doi: 10.7498/aps.48.1297
[15]	李国华, 刘振先, 韩和相, 汪兆平, 董建荣, 陆大成, 孙殿照, 王占国. 自发有序Ga0.5In0.5P合金的静压光致发光研究. 物理学报, 1996, 45(9): 1592-1600. doi: 10.7498/aps.45.1592
[16]	王莉君, 侯宏启, 周均铭, 唐汝明, 鲁志东, 王彦云, 黄绮. InxGa1-xAs-GaAs应变层量子阱结构的流体静压光荧光研究. 物理学报, 1989, 38(7): 1086-1092. doi: 10.7498/aps.38.1086
[17]	赵学恕, 李国华, 韩和相, 汪兆平, 唐汝明, 胡静竹. GaP(N,Te,Zn)的静压光致荧光研究. 物理学报, 1984, 33(4): 583-587. doi: 10.7498/aps.33.583
[18]	吴杭生, 顾一鸣. 急冷Al-Si合金负磁阻效应的一个可能解释. 物理学报, 1982, 31(8): 1126-1129. doi: 10.7498/aps.31.1126
[19]	管惟炎, 陈熙琛, 王祖仑, 易孙圣. 急冷Al-Si超导合金的负磁阻效应. 物理学报, 1981, 30(9): 1284-1286. doi: 10.7498/aps.30.1284
[20]	初桂荫, 朱化南, 俞祖和, 张治国, 邱元武, 姬国枢, 叶佩弦, 沈元壤, 周赫田. 液晶的四波混频及其弛豫效应. 物理学报, 1979, 28(6): 887-890. doi: 10.7498/aps.28.887

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