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安泰電壓放大器賦能聚合物穩(wěn)定膽甾相液晶智能窗口研究

來源:西安安泰電子科技有限公司   2025年08月14日 11:28  

  實驗名稱:膽甾液晶的光學(xué)性能,其反射譜、透射譜以及在不同條件下的光學(xué)響應(yīng)研究

  研究方向:可見光透過率可調(diào)的mnSmart窗因其易于控制、外觀美觀、顯著提高建筑居民的舒適度而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,并已應(yīng)用于建筑、交通、電子或光學(xué)器件等各個領(lǐng)域。聚合物分散液晶(PDLC)作為智能窗戶已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。由于液晶分子組成的液滴的光軸是自由取向的,通過基體的光被液滴散射明顯,由于它們的折射率不匹配,呈現(xiàn)不透明的乳白透明狀態(tài)。LC分子在帶電狀態(tài)下與電場排列一致,呈現(xiàn)透明。與PDLC相比,聚合物穩(wěn)定液晶(PSLC)傾向于形成具有節(jié)點或纖維構(gòu)象的松散聚合物網(wǎng)絡(luò)。據(jù)文獻(xiàn)報道,PSLC可以在透明或不透明狀態(tài)下初始化,并且可以在較低的外部電壓下驅(qū)動快速切換。但PSLC在散點狀態(tài)下40%-50%的相對輕度霧霾也嚴(yán)重制約了其實際利用。膽固醇液晶(CLC)由自組裝成螺旋結(jié)構(gòu)的細(xì)長分子組成,不僅可以在透明和散射狀態(tài)之間切換,而且具有反射不同波長的功能。聚合物穩(wěn)定膽固醇液晶(PSCT)可以成功地取代PSLC中的向列相液晶。PSCT可以在initialized透明模式下初始化,其中,chlc呈平面織構(gòu)(P),由于chlc的原始布拉格反射而反射入射光。

  當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷簳r,LC分子在電場作用下傾向于轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲钥棙?gòu)(H態(tài))。然而,聚合物網(wǎng)絡(luò)與LC分子之間的相互作用傾向于保持P態(tài)。因此,兩種力對抗的結(jié)果是最終在PSCT中形成多域焦錐織構(gòu)(FC態(tài)),由于聚合物網(wǎng)絡(luò)和lc之間的折射率不匹配,該織構(gòu)是不透明的。去除外部電壓后,在LC分子相互作用和聚合物網(wǎng)絡(luò)平衡取向的雙重作用下,PSCT恢復(fù)到初始P態(tài),PSCT變得透明,并再次反射紅外光。由于聚合物網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定作用,chlc電池可以在透明狀態(tài)和不透明狀態(tài)之間循環(huán)穩(wěn)定地切換。PSCT也可以在正常不透明模式下初始化(與之前的正常透明模式相反),在這種模式下,chlc在沒有外電場的情況下處于散射紋理(Fc),并且可以在外電場的作用下橫向切換到透明模式。

  實驗?zāi)康模?/strong>深入理解膽甾液晶的光學(xué)特性,這種結(jié)構(gòu)如何影響光的傳播和調(diào)制,從而為實現(xiàn)智能窗口的動態(tài)透光率控制提供理論基礎(chǔ)。

  測試設(shè)備:ATA-2021B高壓放大器、信號發(fā)生器、示波器、精確溫控臺、偏振光顯微鏡

  實驗過程:基于高熱穩(wěn)定聚合物穩(wěn)定膽甾液晶的智能窗口,其工作原理主要依賴于膽甾液晶的光學(xué)調(diào)制性能和聚合物的熱穩(wěn)定性。當(dāng)外界條件(如溫度、電場等)發(fā)生變化時,膽甾液晶分子會發(fā)生取向變化,從而改變窗口的透光率和熱輻射透過量。高熱穩(wěn)定聚合物則確保這一過程中窗口的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能持久性。在Chlc中加入了YP-011PSCT。后將YP-011PSCT注入10μm細(xì)胞,放在精確溫控臺控制溫度。電光的性能采用液晶材料自動測試系統(tǒng),使用信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號再通過高壓放大器ATA-2021B放大施加電場至樣品兩端,同時示波器可以觀察輸出端電壓,從而控制電場,再用偏振光顯微鏡觀察實驗現(xiàn)象。

高熱穩(wěn)定聚合物穩(wěn)定膽甾液晶智能窗口實驗流程圖

  圖1:高熱穩(wěn)定聚合物穩(wěn)定膽甾液晶智能窗口實驗流程圖

  實驗結(jié)果:

 

高熱穩(wěn)定聚合物穩(wěn)定膽甾液晶智能窗口實驗結(jié)果

  圖2(a)透射率與電壓的關(guān)系;(b)3%、4%和5%RM257摻雜YP-的透射率隨時間的變化011PSCT細(xì)胞。

  利用自動LCD測試儀對3%、4%和5%RM257摻雜YP-011PSCT的電光性能進(jìn)行了評價,如圖2所示,通過提高RM257的摻雜濃度,驅(qū)動正常透明YP-011PSCT變?yōu)椴煌该鞯拈撝惦妷猴@著增加,但相應(yīng)的上升時間和衰減時間顯著減少。其中,3%RM257摻雜YP-011PSCT的閾值電壓、上升時間和衰減時間分別為22.908v、85.442ms和18.617ms;將RM257的摻雜濃度提高到5%,閾值電壓提高到31.172V,上升時間和衰減時間分別縮短到66.001ms和5.336ms,閾值電壓提高了36.07%,上升時間減少了22.75%,衰減時間減少了71.34%。聚合物基體越堅固、密度越高,chlc的錨定能越強,閾值電壓越高。同時,更堅固、更致密的聚合物基體也會產(chǎn)生空間位阻的升高,從而顯著縮短了提升時間和衰減時間,從而阻礙了外電場對chlc的尺寸切換。

  電壓放大器推薦:ATA-2021B

ATA-2021B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

圖:ATA-2021B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

  以上案例由Aigtek西安安泰整理。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè),為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線,且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商,樣機(jī)都支持免費試用。


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