双偶氮苯掺杂液晶在磁场下的Freedericksz转变

一种新的双偶氮染料掺杂聚合物薄膜的光致双折射及偏振全息的研究刘重;付申成;贾艳;孔洁珺;刘益春;卢然;金明【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2007(028)002【摘要】作为一种有可能作为永久信息存储的材料,合成出一种新的双偶氮材料(BA1).当样品被波长为532nm的光激发时,几乎大部分BA1分子从反-反态转化到顺-顺态,产生了光致双折射.因此,研究了BA1分子掺杂的pMMA薄膜的光致双折射和透过信号与入射光强度的关系.实验结果表明:透过信号强度随着泵浦光的增强而增强.通过偏振态互相平行(SS)和垂直(SP)的两束偏振光用来研究偏振全息存储,结果表明SP光栅形成的衍射信号要比SS光栅的衍射信号强很多.【总页数】7页(P160-166)【作者】刘重;付申成;贾艳;孔洁珺;刘益春;卢然;金明【作者单位】东北师范大学,先进光电子功能材料中心,吉林,长春,130024;东北师范大学,先进光电子功能材料中心,吉林,长春,130024;东北师范大学,先进光电子功能材料中心,吉林,长春,130024;东北师范大学,先进光电子功能材料中心,吉林,长春,130024;东北师范大学,先进光电子功能材料中心,吉林,长春,130024;吉林大学,化学学院,吉林,长春,130023;吉林大学,化学学院,吉林,长春,130023【正文语种】中文【中图分类】O437;O438.1【相关文献】1.螺噁嗪掺杂的聚合物薄膜偏振全息记录研究 [J], 付申成;秦旭磊;姜德龙;李野;端木庆铎2.泵浦光偏振态的改变对SO/PMMA薄膜光致双折射的影响 [J], 付申成;陆子凤;刘益春;董林;胡卫林;谢明贵3.一种偶氮染料明胶体系光致双折射记录介质特性的研究 [J], 张齐;于美文;马春荣4.偶氮侧链液晶聚合物薄膜中基于光致双折射效应长久光存储的机理探讨 [J], 王沛;明海;章江英;鲁拥华;谢建平;刘键;卢勇;张其锦5.偶氮侧链聚合物中光致双折射及偏振全息记录 [J], 郑键;丁炳云;陈秀梅;王长顺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

偶氮苯液晶弹性体中不同的交联类型作者：郭琛高建峰来源：《当代化工》2020年第04期摘要：偶氮苯液晶弹性体材料结合了偶氮化合物的光响应性、液晶的各向异性、聚合物的熵弹性的优点，偶氮苯液晶弹性体在光照（紫外光/可见光）的作用下可以利用分子间的协同作用将微观的光致异构化转变为宏观的形变，实现了将光能直接转化成机械能，而这一过程的实现离不开聚合物的交联作用。

并且随着交联方式的不断改变，聚合物种类和性能也随之不断发展，比如聚合物的加工性能、光响应性等。

本文主要根据交联方式的不断改变，阐述了偶氮苯液晶弹性体的发展。

关键词：偶氮苯液晶弹性体;交联;光致形变中图分类号：TB 324 文献标识码： A 文章編号： 1671-0460（2020）04-0532-06Abstract： Azobenzene liquid crystal elastomer materials combine the excellent properties of photo-responsive azo compounds， anisotropic liquid crystals and flexible polymer elastomers. The light energy is directly converted into mechanical energy， and the realization of this process is inseparable from the crosslinking effect of the polymer.And with the continuous change of the cross-linking method， the types of polymers and polymer properties including processing properties and light responsiveness also develop correspondingly. In this paper， the development of azobenzene liquid crystal polymers was mainly expounded based on the continuous change of the crosslinking mode.Key words： azobenzene liquid crystalline elastomer ; crosslinking; photodeformation液晶弹性体（liquid crystalline elastomer，LCE）是指非交联型液晶高分子经适度交联，并在各向同性态或液晶态显示弹性的高分子材料[1，2]。

飞， 卞伟伟， 朱光来， 许新胜郑 ( 安徽师范大学 原子与分子物理研究所，安徽 芜湖 241000)摘 要: 利用 T Ｒ-EP Ｒ 技术并结合瞬态吸收光谱方法研究了乙二醇( EG ) 均相溶液中稳态自由基TEMP O 对光诱导苯甲酮三重激发态 3 BP * 的猝灭反应，分析了其中的光化学反应中间体，讨论光解自由基的 C I DEP 机理，测量了 TE MP O 对3 BP *的猝灭速率常数． 结果表明，EG 均相溶液中 BP * 与 溶剂分子 E G 之间存在氢原子转移反应，生成苯甲酮中性自由基 BP H ·和乙二醇羰自由基 E g l ［－H ］· ． E + E / A 的 C I DEP 信号说明 TM 机理是体系 C I DEP 的主要机理． 另外，T E MP O 对3 BP * 也有明 显的猝灭作用，猝灭速率常数为 1． 40 × 107 L ． m o l － 1 ·s － 1 ． 关键词: 苯甲酮; TE MPO ; T Ｒ-EP Ｒ; 猝灭动力3 + 2; O643． 12中图分类号: O562． 文献标志码: A文章编号: 1001 － 2443( 2014) 05 － 0449 － 05 苯甲酮 ( b e n z o ph e n o n e ，BP ) 是一种常用的药物、香料、杀虫剂中间体，广泛使用于香水和皂用香料 中［1 － 3］． 苯甲酮也是一种典型的紫外线吸收剂，能够有效吸收 290 － 360nm 的紫外光，因此化妆品行业中常 把它用于生产防晒霜和防晒膏． 然而，进入人体的苯甲酮在紫外光的照射下( 皮肤中就有这样的过程) 会形成高氧化性的激发三重态 3 BP * ，高氧化性的激发三重态 3 BP *有对人体造成伤害的风险． 一方面，高氧化性的激发三重态3 BP *可能会通过夺电子或质子直接攻击蛋白质、DN A 造成生物损伤，另一方面，它们也可作为基 态氧3 O 的敏化剂形成1O 间接氧化蛋白质、DN A 而造成生物损伤［4 － 8］． 正是由于激发三重态3 BP * 有对生 2 2 组织造成损伤的可能，使得研究激发三重态3 BP * 的猝灭反应成为一项有意义的课题．很多研究表明，氮氧自由基( 2，2，6，6-四甲基-1-哌啶酮，TE MPO ) 是光敏分子激发态自旋极化的有效猝 灭剂，TE MP O 与光敏分子激发单重态或激发三重态之间通过磁相互作用使前者产生自旋极化的机理分别称 之为二重态母体的自由基 － 三重态对机理( DP -ＲTPM ) 和四重态母体的自由基 － 三重态对机理 ( QP - ＲTP M ) ［9］． 本实验室曾系统地开展过 DP -ＲTPM 及 QP -ＲTP M 的理论计算以及 TEMPO 对蒽醌、对苯醌、丙酮以及杜醌等三重激发态猝灭反应的实验研究［10 － 14］． 但有关 TE MP O 对 BP 激发三重态的猝灭机理和猝灭动 力学研究在文献调研范围内还未见开展．T Ｒ-EP Ｒ 技术是探测和鉴定光化学反应过程中顺磁性自由基或三重态等反应中间体的强有力手段． 本 文采用 T Ｒ-EP Ｒ 技术并结合瞬态吸收光谱的方法，在乙二醇( EG ) 均相溶液中开展 TEMPO 对光诱导苯甲酮 激发三重态的猝灭反应研究，分析其中的光化学反应中间体，讨论稳态自由基 TE MPO 对 BP 激发三重态的 猝灭机理，并测量稳态自由基 TE MPO 对苯甲酮三重态3 BP *的猝灭动力学．实验试验中所用 T Ｒ-EP Ｒ 波谱仪已在相关文献［15］中做详细介绍，这里简单介绍如下: 微波频率约为9． 4G H z ， 功率约为 15mW ; 微波系统采用平衡反射桥式电路和零差拍平衡混频方式，无高频磁场调制; 用 TE 102 矩形腔 作样品腔，样品放置的位置是微波磁场的波腹处; 平衡混频器的输出信号送入宽带差动放大器，其响应时间 为 50ns ． 放大器的输出或送至数字存储示波器记录固定磁场下 C I DEP 的时间演化信号，或送至1 收稿日期: 2013 － 12 － 20基金项目: 国家自然科学基金 ( 20903004、21173002 ) ; 安 徽 省 自 然 科 学 基 金 ( 1308085MB20 ) ; 安 徽 高 校 省 级 自 然 科 学 研 究 重 点 项 目 ( K J2010A145) ．作者简介: 郑飞( 1989 － ) ，男，安徽六安人，硕士研究生; 许新胜( 1975 － ) ，安徽芜湖市人，博士、教授、博士生导师．引用格式: 郑飞，卞伟伟，朱光来，许新胜． 氮氧自由基对苯甲酮三重激发态猝灭反应的 T Ｒ-EP Ｒ 研究［J ］． 安徽师范大学学报: 自然科学版，2014，37( 5) : 449 － 453450安 徽 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 2014 年Boxcar 平均器取样平均后，通过磁场的线性扫描，在计算机上记录 C I DEP 磁场谱．激光光源为 Nd : YAG 激光器三倍频输出的 355nm 激光，单脉冲能量为 8m J ，重复频率为 20H z ． 样品管为 厚度约 0． 5mm 的扁平石英管． 为了防止激光照射下样品的局部过热，样品经蠕动泵循环流过谐振腔． Boxcar 平均器取样门宽为 0． 3μs ，B o xc a r 取样门相对激光激发的延时为 0． 6μs ． 实验中所用试剂均为分析纯． 光解物质苯甲酮 ( 99． 5% ) 未经进一步提纯直接使用，溶剂为乙二醇( EG ) ． 苯甲酮在溶液中的浓度均为 0． 05m o l ·L － 1 ． 在 C I DEP 测量前用氮气对配制好的样品鼓泡除氧．瞬态吸收光谱的测量在中国科学技术大学微尺度物质科学实验室完成．结果与讨论3 光解 BP / E G 体系的 C I D E P图1 为 BP / EG 体系在 N2 饱和条件下经过 355nm 激光照射后记录到的 C I DEP 信号． 图 1 中的 CIDEP 谱 线可以分为两组，一组是低场侧和高场侧都有 的、磁场范围较宽的超精细双线，这部分谱线在光解对苯醌 / EG ［16］、蒽醌 / EG ［17］等体系时也观 察到过，可将其归属为乙二醇羰基自由基 E g l3． 1 ［－ H ］·( CH ( OH ) C HO H ，g = 2． 0041，a = H ( α) 2 7mT ，a 2H ( β，CH ) 93mT ，a H ( β，OH )1． = 0． = 0． 2 95mT ) ［18］． E g l ［－ H ］· 自由基的超精细线应该 是六条超精细双线，图 1 中明显分辨的是低场 两条和高场侧的两条，另外的两条位于中心磁 场附近，因与谱线叠加而未能明显分辨． 另一组 强度较大，位于中心磁场处的较宽的超精细线，可归属为苯甲酮中性自由基( BP H · ) ［1］． 由此可见，光解过程中存在着3 BP *从 EG 上夺氢的氢原子转移反应，生成苯甲酮中性自由基 BP H ·和乙二醇羰基自由基 E g l ［－ H ］·． 另外，图 1 中的 C I DEP 信号整体是发射的，而且呈现出明显的图 1 室温下光解 BP / EG 体系的 C I DEP 谱， ［BP ］= 50 × 10 － 3 mo l ·L － 1 ，延时 0． 6μs低场侧信号强、高场侧信号弱即发射 + 发射 / 吸收( E + E / A ) 的特点，可见氢原子转移过程中自由基 CIDEP的形成机理主要是三重态机理( TM ) ，同时 ＲP M 机理也有相当份额的贡献［19］．为了进一步确认上述氢原子转移反应，我们测量了光解 BP / EG 体系的瞬态吸收光谱，如图 2 所示． 图 2中 541nm 附近的吸收峰可归属于3 BP * ，632nm 附近的吸收峰属于 BP H · ［20］． 而且随着激光激发后延时的增 加，541nm 处3 BP * 吸收峰强度减弱的同时 632nm 处 BP H · 的吸收峰在增强． 可见，光解 BP / EG 体系过程中的确存在着3 BP *从 EG 上的夺氢的反应过程．于是，光解 BP / EG 体系过程中可能存在的光物理与光化学过程如下:hv I SC31 * *( I ) BP → BP → BP 3 T － 113BP *→BP( II )( III )k sq+ BP →BP + BP3BP * kr+ CH ( OH ) CH OH →+ CH ( OH ) C HOH3BP * ( I V ) 2 2 2OH( I ) 式表示基态苯甲酮分子吸收 355nm 光子跃迁到激发单重态1 BP * ，然后再经各向异性的系间窜越( I S C )产生自旋极化的激发三重态3 BP * ． ( II ) 表示激发三重态3 BP * 的自旋晶格弛豫过程，3 T自旋晶格弛豫时间． 1 ( III ) 式表示的是3 BP * 的自猝灭过程，自猝灭速率常数是 k ． ( IV ) 表示3 BP * 从乙二醇分子上夺氢生成极化sq郑 飞，卞伟伟 ，朱光来，等:氮氧自由基对苯甲酮三重激发态猝灭反应的 T Ｒ-EP Ｒ 研究45137 卷第 5 期的苯甲酮中性自由基 BP H ·和乙二醇羰基自由基 E g l ［－ H ］· ，k 表示3 BP * 与 EG 之间的氢原 r子转移速率常数． 光解 BP / E G / TE MP O 体系的 C I D E P图3( a ) 是未经高频调制的 TE MPO 的稳态 ES Ｒ 吸收 信 号，超 精 细 常 数 为 1． 6mT ［9］． 图 3( b ) 是 光 解 BP / EG / TEMPO 体系测量得到的C I DEP 谱． 图 3 ( b ) 中 BP H · 和 E g l ［－ H ］· 的 C I DEP 信号变弱，强度较大的三条超精细线，其 超精细常数也是 1． 6mT ，而且是发射的，属于TE MP O ． 可见，光解过程中母体三重态3 BP * 的自 旋极化转移给了 TE MP O ． 另外，图 3 ( b ) TE MP O 的 C I DEP 信号强度还表现出较强的 E + E / A 的 超精细相关性，这说明 TE MPO 的极化形成机理主要是 QP -ＲTPM ［19］． 于是，我们认为光解 BP /3． 2 图 2 光解 BP / EG 均相体系( Ar 2 饱和) 的瞬态吸收光谱EG / TEMP O 体系过程中除了反应( I ) － ( IV ) 外，还存在如下的反应图 3 TEMP O 的稳态 ES Ｒ 谱( a ) 及光解 BP / EG / TEMP O 体系的C I DEP 谱( b ) ，［TE MP O ］= 10 × 10 － 3 mo l ·L － 1 ，延时 0． 6μs图 4 光解 BP / EG / TEMP O 体系 I ［Eg ［l － H ］·］0 / I ［Eg l ［ － H ］·］随［TEMPO ］的变化曲线TE MP O 对 3 BP * 的猝灭速率常数基于反应( I ) － ( V ) ，可得如下的 S t e r n -V o l m e r 方程3． 3 I ［E g l ［ － H ·］］= 1 + k ［TEMPO ］( 1) ( 2) ( 3)s I ［E g l ［-H ］·］k s = k q τ其中1 τ = 3 T － 1+ k sq + k r1 ( 1) 式中 I ［E g l ［ － H ］·］ 和 I E g l［ － H ］· 分别表示未加 TE MP O 和加入 TE MPO 后 E g l ［－ H ］ 的 C I DEP 信号强度，k s 是 ·452安 徽 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 2014 年I ［E g l ［ － H ］·］0 / I ［E g l ［ － H ］·］随 TE MPO 浓度［TE MP O ］变化的斜率，( 2 ) 式中 τ 表示 BP 的寿命． 由( 1 ) － ( 3 ) 式可 3 *见，要测量 TE MP O 对3 BP *的猝灭速率常数 k ，首先要测量 I 随 ［TEMPO ］变化的斜率/ I ［E g l ［ － H ］·］0 ［E g l ［ － H ］·］q k s ，然后再测量 BP 的寿命 τ．3 *表1 光解 BP / EG / T EM PO 体系的动力学参数表 1 列出了 不 同 TEMPO 浓 度 下 I ［E g l ［ － H ］·］ / 0I ［E g l ［ － H ］·］值，将其对 TEMPO 浓度［TEMPO ］作图可 得如图 4 所示的 S t e r n -v o l m e r 曲线，线性拟合可得其I / TE M P O ( 10 － 3mo l / L ) ［Eg l ［ － H ］ ］0 k ( L ·mo l － 1) τ( μs ) k ( L ·mo l － 1·s － 1) · s q I ［Eg l ［ － H］·］2 46 810 1． 235 1． 364 1． 712－1 斜率为 k s = 165． 85L m o l ． 图 5 是光解 BP / EG 体系 541nm 处3 BP * 的瞬态吸收衰减曲线，单指数拟合得 到 3 BP *的寿命 τ 为 11． 80μs ． 于是根据( 2) 式 1． 4 ×107165． 85 11． 80 可计算得到光解 BP / EG 体系 TE MP O 对3 BP * 的猝灭速率常数为 1． 40 × 107 L ·m o l － 1·s － 1．从上面的结果可以看出，稳自由基 TEMPO对 3 BP * 的猝灭速率常数在 107 L ·m o l － 1 ·s － 1量 级． 我们知道，溶液中进行的光化学反应一般都 是近似受扩散控制的，而且乙醇、乙腈溶液中， 扩散控制的反应速率常数一般为 109 L m o l － 1 s－ 1 量级［21］，可见我们这里的 TE MPO 对3 BP *的猝 灭速率常数与其相差 2 个数量级． 事实上，溶液 中受扩散控制的反应，其反应速率常数与反应 物扩散系数成正 比，而 扩 散 系 数 可 由 S t o k es - E i n s t e i n 关系式给出，即k B T ( 4)D =6πηr式中 η 是溶剂的粘度，r 是反应物分子半径，k B是玻尔兹曼常数，T 是绝对温度． 由( 4 ) 式可知， 图5 光解 BP / EG 体系 541nm 处3BP * 的瞬态吸收衰减曲线扩散系数 D 与溶剂粘度成反比． 由于乙二醇的粘度是 1． 16 × 10 － 2 P as ［22］，而乙醇和乙腈粘度分别是 9． 97 × 10 － 4 Pas 和 3． 45 × 10 － 4 P as ［23］，它们相差数十倍，因此，TE MPO 对3 BP * 的猝灭速率常数在 107 L ·m o l － 1 ·s － 1 量级是可以理解的，这也说明 TE MP O 对3 BP *的猝灭反应也是近似受扩散控制的．结论4 本文利用 T Ｒ-EP Ｒ 技术并结合瞬态吸收光谱的方法研究了乙二醇均相溶液中激光诱导的稳态自由基TE MPO 对 3 BP * 的猝灭反应． 光解 BP / EG 体系，3BP * 从溶剂分子 EG 上夺氢形成苯甲酮中性自由基 BP H · 和 乙二醇羰自由基 E g l ［－ H ］· ，光解自由基 C I DEP 形成的主要机理是 TM 机理，同时 ＲPM 机理也有相当的贡 献． 当体系中加入 TE MPO 时，观察到发射的 TE MPO 的 C I DEP 信号，T E MP O 对 3 BP * 具有明显的猝灭作用，猝 灭反应过程伴随着自旋极化的转移，猝灭速率常数为 1． 40 × 107 L ·m o l － 1 ·s － 1，反应近似受扩散控制．参考文献:［1］ Turr N i cho l as J ，Khudya ko v I go r V ． An e l ec tr on sp i n po l a r i za t i on study of the i n t e r ac t i on of pho t oexc i t ed tr i p l e t mo l ecu l es w i t h mono andpo l yn i tr oxy l s t ab l e fr ee Ｒad i ca l s ［J ］． J Phys Chem ，1993，( 97) : 1138 － 1144． INBA Ｒ S ，LI NSC HI TZ H ，COHEN S G ． P r i ma r y quantum y i e l ds of k e t y l r ad i 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-l a i ， XU X i n -s h e n g( I ns t i t u t e of At om i c and Mo l ecu l a r Phys i cs ，A nhu i No r ma l Un i ve r s i t y ，Wuhu 241000，C h i na )Ab st r a c t : The qu e nc h i n g r ea c t i o n of ph o t o -i nduc e d e xc i t e d tr i p l e t of benzophenone ( 3 BP * ) by s t a b l e r a d i c a l TEMPO i n e t hy l e n e g l yc o l ( EG ) homogeneous s o l u t i o n have been s t ud i e d by u s i n g t i m e -r es o l e d e l e c tr o n p a r a m ag n a n e t i c resonance ( T Ｒ-EP Ｒ) t e chn i qu e and tr a n s i e n t a b s o r p t i v e spec trum method ． The tr a n s i e n t r ea c t i o n i n t e r m e d i a t es and c h e m i c a l i nduc e d dy n a m i c e l e c tr o n p o l a r i z a t i o n ( CIDEP ) m e c h a n i s m have b ee n a n a l y z e d ． The qu e nc h i n g rate constant of 3BP*by TEMPO has been measured ． The e x p e r i m e n t a l r es u l t si nd i c a t e that there i s hydrogen atom transfer r ea c t i o n from EG to 3BP *，and the n e u tr a l s e m i qu i n o n e r a d i c a l and k e t y l r a d i c a l are generated ． The E + E / A pattern C I DEP means that tr i p l e t m e ch a n i s m ( TM ) i s the m a i n m e c h a n i s m ． TEMPO i s an e ff e c t i v e quencher to 3BP*and the qu e nc h i n g rate constant i s 1． 40 × 107 L ·m o l－ 1·s－ 1．K e y wo r d s : b e n z o ph e n o n e ; TEMPO ; T Ｒ-EP Ｒ; qu e nc h i n g。

基于SLM光刻制备的光电可调控液晶器件作者：***来源：《电脑知识与技术》2021年第25期摘要：液晶空間光调制器（SLM， Spatlal Light Modulator）在光信息处理、光束控制、输出显示等诸多领域有着广泛的应用。

利用SLM对光的相位调制，以及偶氮液晶的光致异构和Freedericksz转变，进行液晶器件的制备。

具体过程是清洗玻璃基板，旋涂取向层，制成液晶盒，以457nm波长激光为光源，通过8位灰度图控制SLM改变光的偏振方向，对液晶取向层进行微米级无掩模图案化光取向。

将偶氮液晶灌入液晶盒，使用UV光和交流电场对其调控，制备成颜色可变的液晶显示器件。

具有成本低、分辨率高、响应灵敏、色域广等特点。

关键词：空间光调制器; 光控取向; 偶氮液晶; 偏振方向; 光电调控中图分类号：TN141.9 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2021）25-0001-03Abstract： Liquid crystal spatial Light Modulator （SLM） is widely used in optical information processing， beam control， output display and many other fields.The phase modulation of light by SLM and the photoisomerization and Freedericksz transition of azo liquid crystal were used to fabricate the liquid crystal devices.The specific process is to clean the glass substrate， spin coating the orientation layer， and make the liquid crystal cell. With a 457nm wavelength laser as the light source， an 8-bit grayscale image is used to control SLM to change the polarization direction of light， and the orientation of the liquid crystal orientation layer is carried out micron-scale maskless patterned light orientation.The azo liquid crystal was injected into the liquid crystal cell and regulated by UV light and AC electric field to prepare the liquid crystal display device with variable color.It has the characteristics of low cost， high resolution， sensitive response and wide color gamut.Key words： SLM; photoalignment; azo liquid crystal; polarization; photoelectric control1 引言偶氮苯类液晶化合物以其优秀的光响应能力，受到了世界各地学者的广泛关注。

液晶清亮点对光敏手性偶氮苯分子螺旋扭曲力常数的影响张丽;谢欣燕;陆红波【摘要】本文主要研究了光敏手性偶氮苯分子Azo-o-Bi的螺旋扭曲力常数（β）及其变化量（Δβ）与液晶清亮点之间的关系。

将光敏手性偶氮苯分子Azo-o-Bi 与不同的向列相液晶主体E7,HTG135200-100,HNG715600-100配置成具有光敏性的胆甾相液晶,测量Azo-o-Bi分子在不同胆甾相液晶中的β值及Δβ值。

通过分析不同胆甾相液晶的差热扫描量热（DSC）曲线,研究手性剂的β值及Δβ值与液晶清亮点间的关系。

发现液晶的清亮点越高,手性剂的β值及Δβ值越大。

这是由于液晶清亮点越高,其所对应的有序度参数越大,液晶分子排列的有序程度越高,分子间的相互作用力越强,从而导致光敏手性剂对向列相液晶产生的螺旋扭曲力及其变化量就越大。

【期刊名称】《安庆师范大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2018(024)001【总页数】4页(P34-37)【关键词】偶氮苯;清亮点;螺旋扭曲力;胆甾相液晶【作者】张丽;谢欣燕;陆红波【作者单位】[1]安徽华东光电技术研究所科技计划处,安徽芜湖241002;;[2]合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;;[1]安徽华东光电技术研究所科技计划处,安徽芜湖241002【正文语种】中文【中图分类】O753.2胆甾相液晶，又称手性向列相液晶，通常是通过在向列相液晶中添加手性剂配置而成[1]。

胆甾相液晶能自组装形成螺旋超分子结构，具有独特的光学性能，如选择性反射、圆二色性、旋光性等。

当入射光的波长（λ0）与胆甾相液晶的螺距（p）相匹配时，即λ0=n×p（n为胆甾相液晶的平均折射率常数）,则光被反射，反射光为圆偏振光[2]。

胆甾相液晶的螺距易受外界环境（如光、温度、电场、机械应力等）的影响，热致变色需要改变环境温度，控制困难，电致变色调节范围有限，目前胆甾相液晶的变色研究聚焦在光敏性胆甾相液晶器件[3]。

摘要有机分子的光致异构是实现太阳能闭合储存的理想方法。

偶氮苯（Azo）因其独特的光致异构化现象，即其顺反异构的转化伴随着能量的吸收和释放，有望作为一种高效的光热燃料（PTF）。

偶氮苯分子在太阳能存储方面拥有极大的研究价值，然而其存在半衰期短、储能容量小等缺陷，阻碍了它在光热存储方面的实际应用。

本文以密度泛函理论（DFT）模拟计算为依据，设计并成功合成了两种双枝偶氮苯分子衍生物（bisAzo）。

研究表明，双枝偶氮苯分子由于其自身的特殊结构能够提高分子内相互作用力和空间位阻并变相地提高接枝密度；采用还原氧化石墨烯作为模板，通过偶氮苯分子的紧密排列和与石墨烯模板的协同作用，有望获得高接枝密度，长半衰期，高能量密度的太阳能储热杂化材料（rGO-bisAzo）。

采用改进的Hummers法制备既具有良好溶剂分散性又兼备良好共轭结构的还原氧化石墨烯，有利于后续反应的进行。

采用重氮耦合法制备偶氮苯单元，利用酰胺键将两个偶氮单元键连起来，并通过重氮自由基反应将双枝偶氮苯分子衍生物通过共价键的方式接枝在还原氧化石墨烯片层表面。

热失重分析和X射线电子能谱表征结果表明平均45个碳原子上既有一个双枝偶氮苯分子通过共价键连接在上面。

高的接枝密度能够保证足够的空间位阻，并可以在分子间形成氢键，进一步提高半衰期和能量密度。

紫外-可见光吸收光谱显示rGO-bisAzo储热杂化材料具有长达37天的半衰期和超过50次的循环稳定性；差式扫描量热分析结果表明rGO-bisAzo储热杂化材料具有高达131 Wh/kg 的能量密度和2517 W/kg的功率密度；红外热成像仪显示经过照射储能的储能薄膜与未经照射的薄膜之间的温度差高达近15 ºC。

关键词：光热燃料高能量密度固态热释放温度差ABSTRACTPhoto-induced isomerization of organic molecules has been proposed as an excellent way to realize the utilization of solar energy. Azobenzene (Azo) is regarded as one of important candidates for photothermal fuels (PTFs) due to its unique ability to underGO trans–cis photo-isomerization reversibly accompanied by light absorption and heat emission. Azobenzene molecules have great research value in solar energy storage. However, the short half-life and small energy storage capacity limits its practical application in solar thermal storage.Based on the density functional theory (DFT) calculations, two bisazo derivatives (bisAzo) have been designed and synthesized successfully. The results show that bisAzo molecule can enhance the intramolecular interaction and steric hindrance due to its special structure, and improve the grafting density in a disguised form. Using reduced graphene oxide as a template, rGO-bisAzo assembly with high graft density, long half-life, and high energy density is expected to be obtained by the synergetic effect of bisAzo and the graphene template.The modified Hummers method is used to prepare the reduced graphene oxide with both excellent solvent dispersibility and conjugated structure, which is beneficial to the subsequent reaction. Azobenzene units were prepared by diazonium coupling method, and two azo units were bonded by amide bond. The bisAzo molecules were covalently grafted on the surface of reduced graphene oxide layers by diazonium radical reaction.The results of thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) showed that bisAzo molecules were covalently bonded with approximately 45 carbon atoms on rGO. The high graft density ensures sufficient steric hindrance, and hydrogen bonds can be formed between the molecules which will further increase the half-life and energy density. The UV-vis absorption spectra exhibited that the rGO-bisAzo thermal storage assembly had a half-life of 37 days and a cycle stability of more than 50 times. rGO-bisAzo hybrid materials showed that the energy density and power density had reached up to 131 Wh/kg and 2517 W/kg respectively according to the results of differential scanning calorimetry (DSC); the infrared thermal imager showed that the temperature difference between the UV irradiated part and unirradiated part of the PTF film was as high as 15 ° C.Keywords: photothermal fuels, high energy, solid state, heat release, temperature difference目录第一章绪论 (1)1.1 闭合太阳能存储 (1)1.1.1 太阳能 (2)1.1.2 太阳能的储存 (3)1.1.3 开放式太阳能储存 (3)1.1.4太阳能热电池 (4)1.1.5太阳能热电池的发展 (5)1.2 偶氮苯及其衍生物 (6)1.2.1偶氮苯 (6)1.2.2偶氮苯的光化学性质 (8)1.2.3偶氮苯的合成方法 (9)1.3 石墨烯 (11)1.3.1石墨烯的性质 (12)1.3.2石墨烯的制备 (12)1.3.3石墨烯的应用 (14)1.4 本课题的目的与研究内容 (18)1.4.1 论文选题的目的 (18)1.4.2 课题的主要研究内容 (19)第二章双枝偶氮苯衍生物的合成及表征 (21)2.1 引言 (21)2.2 实验药品与仪器 (22)2.2.1 实验原料与试剂 (22)2.2.2 实验仪器 (23)2.3 实验部分 (23)2.3.1 4-((4-(4-(-(4-氨基苯)二氮烯基)苯甲酰胺基)苯基)二氮烯基)苯磺酸(bisAzo-1)的合成 (23)2.3.2 4,4'-( (((5-氨基间苯二酰)双(羟乙基))双(4,1-亚苯基))双(二氮烯-2,1-取代))二苯磺酸(bisAzo-2)的合成 (24)2.4 结果与讨论 (26)2.4.1 bisAzo合成机理 (26)2.4.2 核磁共振分析 (27)2.4.3 HRMS分析 (29)2.4.4 FT-IR分析 (29)2.4.5 紫外-可见光吸收光谱分析 (30)2.4.6 光致异构化性质分析 (31)2.4.7 循环性与热稳定性 (33)2.5 本章小结 (33)第三章双枝偶氮苯-石墨烯杂化材料的研究 (35)3.1 引言 (35)3.2 实验药品与仪器 (36)3.2.1 实验试剂与原料 (36)3.2.3 实验仪器 (37)3.3 实验部分 (37)3.3.1 制备还原氧化石墨烯(rGO) (37)3.3.2 rGO-bisAzo-1的制备 (38)3.3.3 rGO-bisAzo-2的制备 (39)3.3.4 rGO-bisAzo-1与rGO-bisAzo-2储热薄膜的制备 (39)3.3.5 测试与表征 (39)3.4 测试与表征 (41)3.4.1 rGO-bisAzo 化学结构分析 (41)3.4.2 rGO-bisAzo接枝率分析 (45)3.4.3 rGO-bisAzo微观形貌 (46)3.4.4 rGO-bisAzo异构化研究 (51)3.4.5 rGO-bisAzo的储能研究 (55)3.4.5 rGO-bisAzo储热薄膜的光热效应研究 (58)3.5 rGO–bisAzo储能理论计算 (60)3.5.1 理论支撑和计算软件 (60)3.6 本章小结 (60)第四章全文总结 (63)参考文献 (64)发表论文和参加科研情况说明 (75)致谢 (76)第一章绪论1.1 闭合太阳能存储全球日益增长的能源需求迫使我们寻找新的能源来源来应对化石燃料消耗殆尽的未来。