浙江工業大學在可拉伸液晶顯示器方面取得新進展

浙江工業大學材料科學與工程學院先進高分子材料課題組的陳思副教授和王旭教授在可拉伸液晶顯示器方面取得重要進展，成功製備了體溫控制的液晶光散射顯示器，在ACS Applied Materials & Interfaces雜誌上發表題為「Body Temperature Controlled Optical and Thermal Information Storage Light Scattering Display with Fluorescence Effect and High Mechanical Strength」的研究論文。

圖1凝膠因子POSS-G1-BOC的（a）結構式;（b）多級自組裝機理；在MMA中自組裝獲得凝膠的干凝膠網路的（c）SEM照片（d）TEM照片（e）AFM照片。

可拉伸顯示器在智能通訊、可穿戴及可植入顯示設備等領域有廣泛的應用前景。液晶因其「流動而有序」的本質特性在顯示領域普遍使用，但此本質特性導致液晶材料無固定形狀、排列方式易受外力場影響而改變、顯示器件結構複雜，仍未應用於可拉伸顯示領域。為了解決液晶顯示材料「形變—響應」的固有矛盾，課題組引入了一種具有超強多級自組裝性質的以六面體倍半硅氧烷（POSS）為核的樹枝狀大分子作為凝膠因子，該樹枝狀大分子（圖1a）的凝膠纖維通過六方柱狀堆積（圖1b）的方式，多級組裝成連續且帶有分叉的特殊「絲瓜絡」形貌的凝膠網路（圖1c-e），這種獨特的組裝方式賦予凝膠網路超強的機械性能、客體分子束縛性能及自修復性能（Tang Guodong, Chen Si, Wang Xu* et al.Chemical Communications 2014, 50, 7180-7183）。當POSS核樹枝狀大分子以極低的濃度（≤0.5 wt%）加入到含有光響應劑的液晶顯示材料5CB中時，所獲的新型兼具力學特性與多重響應性的超分子液晶凝膠可用於製備可拉伸液晶光散射顯示器，在拉伸至原有長度的145%時，仍能清晰地顯示原有的圖像信息（圖2）（Chen Si, Luo Xiao, Wang Xu* et al.Journal of Materials Chemistry C 2015, 3, 12026-12031）。

圖2（a）可拉伸液晶光散射顯示器件結構；（b）光控信息寫入方法示意圖；（c）原始長度下的顯示圖像照片；（d）拉伸到145%長度時的顯示圖像照片。

有趣的是，研究人員發現，該液晶顯示器在人體溫度附近可獲最佳顯示對比度，這種體溫敏感性是由於5CB的相轉變溫度為35℃，接近人體溫度造成的。研究人員先利用紫外光將特定的圖像信息寫入到顯示器中，先將其置於室溫（25℃）環境下（圖3a），再將其置於手掌中30s（圖3b），即可清晰地看到所顯示的圖像信息具有更高的對比度（圖3c）。上述過程可以循環重複實現（圖3d-f），不受空氣中的氧氣或水分等的影響。這些功能使其在智能通訊設備、可穿戴電子設備、仿生機器人、人體生理信號檢測等領域展現了廣泛的潛在應用前景。

圖3體溫可控液晶光散射顯示器：（a）初始狀態，25℃；（b）手掌覆蓋30秒；（c）手掌移開；（d）恢復至25℃2分鐘；（e）放在手心40秒；（f）手掌移開。

該研究的部分工作得到了浙江省自然科學基金等項目的資助。

全文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.7b03092。

來源：浙江工業大學

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