[发明专利]一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用

说明书

本发明公开一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶，该液晶凝胶包括0.5‑11.5重量份的凝胶因子、1.0‑12.0重量份的光响应性发光液晶和76.5‑98.5重量份的向列相液晶；所述凝胶因子通过氢键作用和π‑π相互作用自组装形成三维网络，光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在空间网络中，两者之间具有能量传递，赋予凝胶暗蓝色发光。在紫外光辐照下，光响应性发光液晶发生异构化，能量传递消失，凝胶发光颜色及强度改变，具有光响应性。本发明提供的液晶凝胶制备方法简单、稳定性好、模量高，可存储发光图像，在柔性显示、信息存储等领域应用前景广阔。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、其制备方法及应用。

背景技术

发光液晶将光响应性基元与液晶基元相结合，既表现出液晶的各向异性和流动性，又表现出优异的发光性能，广泛应用于显示、光学、电光器件等领域。将具有刺激响应性发光液晶凝胶化，不仅可以获得具有良好力学自支撑的新材料，还能保留发光液晶优异的刺激响应能力和发光性能，有望促进液晶柔性显示、光学、电光器件等领域的发展。

当前，液晶凝胶主要是通过向向列相液晶中添加少量的凝胶因子制备而成。为了实现液晶凝胶的光响应性，公开号为CN110724251A的中国专利公开了一种含偶氮苯基元的光响应聚合物凝胶因子和光响应液晶凝胶，在光刺激下实现了快速、可逆的凝胶-溶胶的转变。公开号为CN1884436A 的中国专利公开了一种由偶氮苯液晶化合物的液晶凝胶，由于偶氮苯基元在紫外光下具有顺反异构化，在凝胶状态下具有现可逆的光致变色性能。

但是，目前报道的光响应的液晶凝胶材料几乎都以偶氮苯作为光响应基元，含偶氮苯基元的液晶凝胶材料在发光、稳定性、力学性能方面仍然存在一些问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、其制备方法及应用，充分结合液晶凝胶材料的特点和需求，在实现材料良好力学性能的同时，赋予材料发光和光响应性能。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶，包含光响应性发光液晶、向列相液晶和凝胶因子；

所述凝胶因子通过氢键作用和π-π相互作用自组装形成三维网络，所述向列相液晶和光响应性发光液晶分散在三维网络中，在特定波长光的辐照下，液晶凝胶发光颜色及强度发生改变。

作为本发明的进一步改进，所述的光响应性发光液晶为CS、TPAN、 DSA、THBA、DCS、SP中的一种或几种，其结构式如下：

其中R₁、R₂、R₃、R₄可以相同或不同，可独立为氢原子、甲基、甲氧基、氨基、硝基、氰基、苯基、羟基、正十二烷氧基、正十六烷氧基、正十八烷氧基、对四甘醇基苯基、香茅醇基、4-氰基-4'-庚基联苯、4-正辛氧基-4'-氰基联苯、4-氰基-4'-戊基联苯或4-正丁氧基-4'-氰基联苯中的一种。

作为本发明的进一步改进，向列相液晶为4-正戊基-4'-氰基联苯(5CB)、 4-正庚基-4'-氰基联苯(7CB)、4-正辛氧基-4'-氰基联苯(8OCB)、4-正戊基 -4'-氰基三联苯(5CT)、4-4'-偶氮二苯甲醚、苯甲酸胆甾酶酯中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述凝胶因子为1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物、L-赖氨酸类衍生物、三嗪衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物或半胱氨酸类化合物中的一种，其结构式如下：