[发明专利]一种聚合物分散液晶和制备方法以及应用

说明书

本发明涉及一种聚合物分散液晶，由以下质量份数的成分制得：纳米银负载石墨烯0.5‑1.5份；半导体量子点1‑5份；光敏聚合物20‑74份；向列型液晶20‑78份；光引发剂1‑5份；其中，所述纳米银负载石墨烯的银含量为≤45wt％，平均横向尺寸为≥5μm，平均纵向尺寸为0.8‑1.2μm。本发明还涉及聚合物分散液晶的制备方法，以及在随机激光器中的应用。本发明的聚合物分散液晶具有原料简单易得，成本低廉的特点；并且所得的随机激光器具有制备周期短，制备过程简单，发射波长易于调控，生产费用低，发射光强度更高以及阈值低等优点，具有广阔的商业化应用前景。

技术领域

本发明属于量子点领域，具体涉及一种聚合物分散液晶和制备方法以及应用。

背景技术

激光技术已经在工业，医疗和通信等众多领域取得了广泛应用。随机激光器核心部件包括泵浦源，工作介质和谐振腔三要素。由谐振腔选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而抑制其他频率和方向的光，形成驻波振荡，最终以激光的形式出射。随机激光器以强散射的、无序的、非周期性的介质作为谐振腔，具有阈值低，尺寸小，无谐振腔结构，工艺简单，制备周期短以及造价低廉等特点，使其在光子集成，光学传感，光纤通信，肿瘤检测，可穿戴器件等方面具有广阔的应用前景。

染料是常见的激光增益介质，所形成的相应分散液晶结构为染料掺杂聚合物分散液晶结构。染料掺杂聚合物分散液晶的随机激光器缺点在于：激光发射阈值高、半峰全宽大、光稳定性差、合成工艺复杂、发光波段不易变化、生产周期长且费用高；在聚合物分散液晶结构中可分散的浓度下，不便于制备随机激光器。

因此亟需找到一种能克服上述随机激光器缺陷的新的技术。

发明内容

聚合物分散型液晶(PDLC)是将低分子液晶与预聚物相混合,在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中,再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，常应用于随机激光器中，称为聚合物分散液晶的随机激光器。现有的聚合物分散液晶结构随机激光器一般是利用分散液晶作为激光散射介质、特定材料作为激光增益介质(工作介质)进行工作。

石墨烯的发明奠定了二维材料研究的基础，并且其可伸缩性和可弯曲性在实现低尺寸可穿戴光电设备方面引起了极大的兴趣。由于贵金属表面等离激元有着复杂而又奇特的光学特性，它已经在生物传感，微型光电器件等诸多领域有广泛的应用，并且最近的研究表明金属表面等离激元在随机激光领域也潜藏着巨大的应用价值。由于在表面等离激元中自由电子的集体共振，使得贵金属纳米粒子具有比普通纳米颗粒大得多的光学散射截面，这种强散射特性正是随机激光产生时对无序散射介质的要求，所以纳米银负载石墨烯会有着独特性质。纳米银负载石墨烯其实质就是混合加热法。将石墨烯与金属银的醋酸盐以手动或者机械球磨的方式进行混合,进而分段加热,当温度达到金属银的醋酸盐分解温度时，恒温一段时间,利用金属银的醋酸盐受热分解的特性在石墨烯表面形成金属银纳米粒子。

本发明旨在改进现有技术的缺陷，提供了一种聚合物分散液晶，其包括半导体量子点。将本发明公开的聚合物分散液晶用于随机激光器，所得的随机激光器，具有制备周期短、生产费用低、制备过程简单、发射波长易于调控、发射光强度更高以及阈值低的特点，在光子集成、光学传感、光纤通信、肿瘤检测、可穿戴器件等方面具有广阔的潜在应用前景。

本发明中，

术语“平均横向尺寸”是指在水平方向上的平均大小尺寸。

术语“平均纵向尺寸”是指在垂直方向上的平均大小尺寸。

本发明的一个目的为提供一种聚合物分散液晶，其通过以下技术得以实现。

一种聚合物分散液晶，其由以下成分制得：

其中，所述纳米银负载石墨烯的银含量为≤45wt％，平均横向尺寸为≥5μm，平均纵向尺寸为0.8-1.2μm。