碳纳米管掺杂影响液晶物理参数与显示性能的实验及第一性原理计算

作     者：刘裕 梁志奇 赵崧 常春蕊 LIU Yu;LIANG Zhiqi;ZHAO Song;CHANG Chunrui

作者机构：华北理工大学理学院唐山063210 华北理工大学机械工程学院唐山063210 

出 版 物：《材料研究学报》 (Chinese Journal of Materials Research)

年 卷 期：2022年第36卷第6期

页      面：425-434页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：河北省自然科学基金(A2021209005) 河北省教育厅项目(QN2021118) 

主　　题：复合材料 阈值电压 响应时间 介电各向异性 密度泛函理论 相互作用 

摘      要：将4-正戊基-4-氰基联苯(5CB)液晶与液晶4-[反式-4-[(E)-1-丙烯基]环己基]苯腈以5:1的比例混合,并将预处理的碳纳米管分别与5CB单晶和混晶复合,测试两种掺杂碳纳米管的液晶的光电和介电性能。结果表明:碳纳米管的掺入影响了液晶体系的阈值电压和介电各向异性,其中介电各向异性的增幅最高达到4.671%,并且展曲弹性常数也有所增大;碳纳米管的掺入也影响液晶体系的响应时间和粘滞系数,其中粘滞系数的降幅最高达到25.131%。实验还表明,混晶的介电各向异性高于单晶,且其响应时间和粘滞系数的降幅均比5CB单晶明显。混晶的更大优势是,与碳纳米管复合、改善复合体系的物理参数和显示性能。同时,理论研究结果表明,碳纳米管与液晶分子的结合能介于液晶分子与液晶分子、碳纳米管与碳纳米管之间,并且在液晶分子的诱导下碳纳米管产生诱导偶极矩,印证了碳纳米管掺杂可提高液晶的介电各向异性、降低其响应时间的实验结果。