[发明专利]一种含氯液晶化合物及其组合物以及包含其的高频组件

说明书

本发明公开了一种含氯液晶化合物及其组合物，以及包含此化合物和组合物的高频组件。液晶化合物的结构通式如(Ⅰ)所示：液晶组合物包括小于等于100％且不为零的通式(Ⅰ)所示的化合物、0～85％的通式(Ⅱ)所示化合物和0～50％的通式(Ⅲ)所示化合物本发明液晶化合物不仅具有低的介电损耗和高的品质因子，还具有较宽的向列相温度范围，适用于滤波器、微波天线、移相器以及相控阵雷达等领域。本发明还提供一种具有低损耗、高调谐率、宽工作范围的液晶高频组件。

技术领域

本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种含氯液晶化合物及其组合物以及包含其的高频组件，主要适用于滤波器、微波天线、可调频率选择表面、移相器以及相控阵雷达等领域。

背景技术

液晶材料应用于显示领域已经取得了巨大的成功，同时作为一种特殊的光电材料，近年来液晶材料应用于可调微波元器件的研究也备受关注。液晶微波器件是利用液晶材料在微波频段的介电常数可电控调节而实现的相位连续可调器件，相比于传统结构，其具有损耗低、调谐速度快、调谐线性度高、驱动电压低、体积小、成本低、可共形设计等优点，可给微波天线和系统带来更多的系统可扩展性、更多的信道资源，具有广泛的应用前景。

液晶材料是微波器件的核心功能材料，对器件的调谐能力、损耗插值等关键指标起决定性作用。由液晶材料的介电调谐率公式：τ＝Δε/ε_∥，液晶在微波下的介电各向异性(Δε)值越大，其调谐率越高。液晶材料的介电损耗是影响其元器件的插入损耗的一个重要因素，使用具有低介电损耗的液晶材料，才能保证微波器件的性能稳定性和使用寿命。对于液晶材料，损耗角正切随着液晶分子指向随电场指向的不同而不同，即液晶分子长轴与短轴方向的损耗不同，在计算液晶材料损耗时，一般采用其损耗最大值max(tanδ_∥，tanδ_⊥)作为液晶材料的损耗。液晶材料在微波下的综合性能用品质因子参数表示：η＝τ/max(tanδ_∥，tanδ_⊥)，品质因子值越高，液晶材料的综合性能越好。综上所述，微波器件要求液晶材料具有大的介电调谐率、低的介电损耗值与高的品质因子。此外，液晶材料的向列相温度区间也决定着液晶微波器件的工作温度范围，故液晶材料的向列相温度区间也应越宽。

为了探索液晶分子结构与微波性能之间的关系，默克公司进行了深入的研究。2013年，Merck公司在期刊Proc.of SPIE，2013，8642：86420S-1-86420S-6，题名为“LiquidCrystals for Microwave Applications”的论文中公开了其在微波液晶材料领域的最新研究进展。研究结果表明基于双二苯乙炔骨架的液晶化合物同时具有高调谐率和低损耗值。但是，含有双二苯乙炔骨架的液晶化合物往往存在熔点较高，相容性差等缺点，限制了其在混合液晶配方中的应用。例如在期刊Liquid Crystals，2012，39(11)：1330-1339，题名为“Novel high birefringence bistolane liquid crystals with lateral fluorosubstituent”的论文中报道了如下结构的液晶材料：

其液晶相变温度为：Cr 152.7N 212.0I，该化合物的熔点值高达152.7℃，在混合配方中相容性差，容易导致低温下出现晶析现象。

同样地，在期刊Liquid Crystals，2013，40(9)：1174-1182，题名为“Novel highbirefringent isothiocyanates based on quaterphenyl and phenylethynyltolanemolecular cores”的论文中公开了具有双二苯乙炔骨架的如下液晶化合物：

其液晶相变温度为：Cr 165.0N 243.0I。该液晶化合物的熔点亦很高，严重限制了其在混合液晶中的使用。