[发明专利]一种液晶组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种液晶组合物及其应用。该液晶组合物包括第一组分化合物，第二组分化合物以及任选的第三组分化合物和第四组分化合物；第一组分化合物为式I所示液晶化合物中的至少一种，第二组分化合物为式II所示液晶化合物中的至少一种，第三组分化合物为式III‑V所示液晶化合物中的至少一种，第四组分化合物为式VI所示液晶化合物中的至少一种。本发明的技术方案混合配制成Δn值在0.35～0.42范围内液晶组合物材料，提高了微波相位调制量，减少了微波波频插损量(即减低了介电损耗)。

技术领域

本发明属于微波器件液晶材料技术领域，更具体地，涉及一种液晶组合物及其应用。

背景技术

微波移相器是微波K波段(4～40GHz)通讯技术领域中的关键器件，在雷达系统、卫星天线、通讯系统、电子对抗系统等多个航空、军用和民事领域具有广泛的应用。但随着现代通信技术的快速发展，通讯频率拥堵现象日益突出，要求通信器件具有更高的可调频性、更宽的频带和多功能性；传统的铁氧体或者二极管移相器辐射单元天线及其微波器件因体积大、容量小和调谐速度慢、制作工艺复杂、成本高等问题已经很难满足现代通讯发展需要。因此，近二十年来人们开始寻找新材料，研究性能更优异的低电压、快速调谐、宽调谐带、小型化和可移动的微波通信器件以弥补上述缺陷，以促进微波通讯技术的升级发展。

向列相液晶是一种既具有液体的流动性，又具有晶体的有序性和各向异性有机物，在光、电、磁等外场作用下，其分子会发生连续形变和流动，诱导介电常数和折射率发生周期性连续变化，形成强烈的光学非线性效应。这种非线性光学效应已在信息显示领域得到了广泛应用，并在微波通讯、雷达天线及相位调制、精确制导和无线宽带通信等光信息方面开始崭露头角，成为军事、车载、船载、机载、航空载等通信终端平台的共同追求，发展势头强劲。

液晶用于微波器件研究始于20世纪末，高速发展于本世纪初；尤其是近几年得到了全世界的广泛关注。德国Darmstadt大学在这一领域的研究处于世界领先，其研究工作涵盖可调滤波器、可重构天线、可调频率选择器及可调移相器等重要领域。1993年Lim K.C.等人采用商用液晶K15，根据电控双折射效应，施加16V偏电压，在10.5GHz频率上获得20°的相移，实现了微波相位可调。2002年德国报道了一种平面集成液晶可调移相器，得到18GHz频率附近53°的相移，受到世界同行普遍重视。2004年法国采用液晶BL037研制出矩形贴片天线，通过施加偏电压得到4.74～4.6GHz之间140MHz的频移，可调频量达到5.5％。2013年西班牙研制出工作频率96GHz～104GHz的53*54三个偶极子单元反射阵列式贴片天线，实现165°的相位改变。德国在2015年研制出可调二维波束偏转液晶相控阵列刷贴天线，实现17.5GHz频段300°移相量，可调偏压15V，回波损耗低于15dB。可见，液晶微波天线及其移相器研究发展迅速。尽管如此，但在相关关键技术，如液晶材料、取向、封装、接线、器件设计与功能表征等多方面都存在急待解决的基本问题，尤其是在液晶材料方面的研究报道较少，对于液晶材料的研究目前主要由德国Merck公司在进行。我国近几年对液晶在高频光学领域的应用研究也开始重视，但目前我国在微波液晶材料方面研究报道较少。

目前微波用液晶材料存在主要问题：①因Δn值不够大、介电常数(Δεr’)低导致移相量不充分；②因液晶分子中结构基团的吸波和可极化作用，导致微波介电损耗偏大；③因缺少高Δn值低熔点向列相液晶组分而影响其低温性能和室外低温工作。

因此，有必要开发新的微波器件用液晶材料，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种液晶组合物，使得制备的液晶组合物的Δn≥0.35、相位调制系数≥0.26，介电损耗≤0.01，成为可满足微波K波段使用的“高介低耗”要求的向列相液晶材料。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种液晶组合物，该液晶组合物包括：第一组分化合物，第二组分化合物以及任选的第三组分化合物和第四组分化合物；