[发明专利]液晶弹性体薄膜及其制备方法、驱动方法和应用

说明书

本发明公开了一种液晶弹性体薄膜及其制备方法、驱动方式和应用，该制备方法包括：1)将光取向层的材料溶解于溶剂中，而后覆设于基板上形成取向涂层；2)使用DMD数字掩模光刻系统通过数字掩模板对取向涂层进行取向，得到光取向层，再采用带有光取向层的基板制备液晶盒子；或者，采用带有取向涂层的基板制备液晶盒子，并使用DMD数字掩模光刻系统通过数字掩模板对取向涂层进行取向；3)将包括液晶单体、偶氮苯和光引发剂的液晶混合物填充于液晶盒子中；4)将液晶盒子置于热台上，并在蓝光区进行聚合。本发明液晶弹性体薄膜的制备方法操作简单，灵活性强，精确度高，所制得产品薄膜在光和/或温度刺激下可实现微观表面形貌的动态响应。

技术领域

本发明涉及智能表面材料技术领域，尤其是涉及一种液晶弹性体薄膜及其制备方法、驱动方法和应用。

背景技术

自然界中的生物具有与环境直接接触的表面，表面上各种各样的微观形貌具有特殊的功能，生物利用其功能作用于环境。受到大自然的启发，人类大量研究了具有这类功能的表面智能材料，并在调控亲疏水性、自清洁、攀附机器人等领域得到应用，但以上现有表面智能材料的微观表面多数是形貌不可控且静态不可逆的。

液晶弹性体材料近年来作为刺激影响材料受到了广大研究学者的关注。液晶弹性体材料是液晶聚合物网络的一种类型，液晶弹性体的聚合程度较低，玻璃化转变温度较低，结合了液晶的取向各向异性以及聚合物的弹性，其物理化学性质得到了优化，进而使其得到了广泛应用，尤其液晶弹性体薄膜的宏观薄膜变形已得到了学者的广泛研究和应用，而液晶弹性体薄膜表面的微观形貌可实现驱动、监测、传输和传感等功能，在机器人、光子学和生物医学设备等领域存在着潜在的应用。

近年来，图案化液晶弹性体薄膜一般通过掩模板对液晶进行特定取向，但目前所采用掩模板一般存在价格昂贵、有图案的限制、有最小的像素限制以及操作麻烦等问题，这限制了液晶弹性体薄膜的图案化的设计及应用。另外，液晶弹性体薄膜表面的响应三维结构的形貌大小对于其表面的性质以及应用起着决定性作用，而现有掩模板的使用对图案化的限制导致薄膜表面的三维形貌受限，不利于液晶弹性体薄膜表面的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种液晶弹性体薄膜及其制备方法、驱动方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种液晶弹性体薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将光取向层的材料溶解于溶剂中，而后覆设于基板上形成取向涂层；

S2、使用DMD数字掩模光刻系统通过数字掩模板对所述取向涂层进行取向，得到光取向层，再采用带有所述光取向层的基板制备液晶盒子；或者，采用带有所述取向涂层的基板制备液晶盒子，并使用DMD数字掩模光刻系统通过数字掩模板对所述取向涂层进行取向；

S3、将液晶混合物填充于所述液晶盒子中；所述液晶混合物包括液晶单体、液晶低聚物、偶氮苯和光引发剂；

S4、将步骤S3处理后的液晶盒子置于热台上，并在蓝光区进行聚合，形成交联网络，制得液晶弹性体薄膜。

根据本发明的一些实施例，步骤S3中，所述液晶混合物包括以下质量份数的成分：0～60份液晶单体A、0～80份液晶单体B、0～80份液晶低聚物、1～15份偶氮苯、0.2～2份光引发剂；所述液晶单体A选自双端丙烯酸酯类液晶单体；所述液晶单体B选自单端丙烯酸酯类液晶单体，所述液晶低聚物选自聚合度为2～5的自主链型液晶低聚物。

根据本发明的一些实施例，所述光引发剂选自光引发剂819、光引发剂784中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，步骤S1中，所述光取向层的材料为偶氮类光取向材料SD1。

根据本发明的一些实施例，步骤S1中，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。