[发明专利]一种商业液晶的介电各向异性在太赫兹波段增大的混晶

说明书

本发明公开了一种太赫兹波段增大商业液晶的介电各向异性的液晶单体材料，其中液晶分子中心集团拥有苯环、炔键，侧链集团含有异硫氰基、卤素原子等，这些集体可以增加液晶的介电常数，当每种以2 wt%比例分别混入到商品液晶中得到新的混晶，并利用频率选择表面(FSS)的方法对两种液晶材料的介电各向异性进行测量和比较，在此配比下获得的商业性液晶材料的介电各向异性的到了16%增加。由于介电各向异性大的液晶会使其器件的可调谐性范围变大，这些增大商业液晶的介电各向异性的液晶单体材料对于THz液晶可调器件有很大的潜在的应用。

技术领域

本发明属于太赫兹液晶材料技术领域，尤其涉及一种太赫兹波段增大商业液晶的介电各向异性的液晶单体材料。

背景技术

液晶具有各向异性，拥有优异的化学稳定性，并且具有介电和光学各向异性、功耗低、质量轻、成本低、工艺简单等优点。可以通过改变外加电场或磁场实现调谐功能，因此可应用于制作THz波段的移相器、滤波器、偏振片和开关等。可调控太赫兹功能器件以及研究大介电各向异性液晶分子在太赫兹(THz)波段的光电特性成为THz技术的研究热点之一。

研究发现相比光学波段，目前普通液晶材料在THz波段的介电和光学各向异性较一般会有所降低。介电各向异性小的液晶导致其器件的可调谐性范围变弱。THz液晶器件要想获得高调制量必需要厚达毫米量级的液晶，这将会导致器件响应速度过慢，开关时间显著增强，无法在实际信号探测和调制中发挥作用。改善这些问题的有效途径就是设计制备出在THz频段拥有介电各向异性大的液晶。

为了弥补在THz波段上述普通商业液晶的介电各向异性小的不足，本专利通过本研究组合成八种液晶单体材料进行同比例的混和，制作出来的混晶，并用制作的FSS液晶盒进行介电常数的测量。这种材料将为性能优异的THz调致器件的制造和实用化带来新的机遇。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹波段增大商业液晶的介电各向异性的液晶单体材料，通过8种大双折射液晶单体与普通商业液晶混合，让普通商业液晶介电各向异性在THz波段得到了增强。

为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：

一种商业液晶的介电各向异性在太赫兹波段增大的混晶，通过合成的8种大双折射液晶单体分子材料，按照一定的比例添加商业液晶中，得到具有大介电各向异性的液晶材料。

所述液晶分子的中心集团拥有多个苯环和碳碳三键，其有利于提高液晶的光学各向异性。

所述液晶侧链集团包括烷基链-R基、氰基-CN、异硫氰基-NCS，这些集体有利于提高液晶的介电各向异性。

所述液晶侧基引入卤素原子以增大分子的宽度，适当降低熔点和粘度。

所述8种大双折射液晶单体分子材料的结构式如下所示：

把合成的8种液晶单体按照每种液晶单体2wt%比例与商业向列相液晶84wt%比例称取相应的液晶在热台上溶解均匀混合，得到相应的增加商业液晶的介电各向异性的混晶。

所述的商业液晶的介电各向异性在太赫兹波段增大的混晶，其制备方法包括以下步骤：

（1）首先确定液晶分子的刚性骨架，液晶具有多个苯环和碳碳三键，保证了很高的共轭程度，其次是确定侧基，侧基引入-F原子可以增大分子的宽度，适当降低熔点，最后是确定端基，有烷基链-R基、氰基-CN、异硫氰基-NCS三种，然后进行相应的化学合成；

（2）按照合成的8种大双折射液晶单体（每种2wt%比例）：商业向列相液晶E7（84wt%）比例称取相应的液晶在热台上溶解均匀混合。

本发明的原理是：

本发明利用大双折射率的液晶和商业液晶按照一定的比例互混，得到具有大介电各向异性的液晶。