[发明专利]小尺寸功能材料

说明书

技术领域

本公开涉及小尺寸功能材料，更加尤其是涉及吸收有具有响应外加场的功能性的物质的小尺寸功能材料。

背景技术

微米-和纳米级-复合材料继续获得作为光学材料的重要性。尤其是，包封的液晶物质正在被开发用于显示器应用。例如，聚合物分散的液晶(PDLC)正在转入到显示器应用中。这些材料是基于分散在聚合物基质中的液晶相操作的非均匀组合物。典型的液晶域的尺寸可为微米范围内。

通常，选择这些体系的聚合物基质和液晶相，从而使得所述聚合物基质的折射率与所述液晶的折射率匹配。但是，聚合物基质的大的域(例如，对于最大的尺寸在微米级范围内)中的液晶，例如PDLC，可使该体系散射可见光波长。此外，借助于介电各向异性，可在电场存在下使液晶导向器对齐。

这些材料的电学-光学性质可通过许多参数控制，包括滴尺寸，形状，和液晶类型。此外，滴尺寸和形状由以下因素决定：组成，固化速率或者溶剂蒸发速率，固化程度，液晶物质在基质单体中的溶解度，和其它因素。因此，控制聚合物基质中的液晶物质的形态可能是复杂的过程，并且还没有成功获得具有功能性的亚波长域。

发明内容

本公开的实施方式包括小尺寸功能材料，制备所述小尺寸功能材料的方法，包括所述小尺寸功能材料和基质材料的复合材料，和使用所述小尺寸功能材料形成的可调的双折射膜。

对于各种实施方式，所述小尺寸功能材料包括纳米域，具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域；和具有响应外加场的功能性的物质，基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收，从而形成所述的小尺寸功能材料。对于各种实施方式，该物质可具有响应外加场的功能性(例如，活性)。对于各种实施方式，该交联的聚合物域的体积平均直径可为约5纳米(nm)至约175nm。

对于各种实施方式，制备小尺寸功能材料的方法包括：形成纳米域的乳液，其中每个纳米域具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域；和基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收具有响应外加场的功能性的物质，形成所述小尺寸功能材料。对于各种实施方式，纳米域的乳液可在与具有响应外加场的功能性的物质相同的相中形成。

对于各种实施方式，复合材料包括：基质材料；和分散在所述基质材料中的小尺寸功能材料，其中所述小尺寸功能材料包括具有交联的聚合物域的纳米域，所述交联的聚合物域的体积平均直径为约5纳米(nm)至约175nm，并且基本上遍布所述交联的聚合物域吸收有响应外加场的光学活性功能材料。

对于各种实施方式，复合材料也可包括：基质材料；和分散在所述基质材料中的小尺寸功能材料，其中所述小尺寸功能材料包括具有交联的聚合物域的纳米域，所述交联的聚合物域的体积平均直径为约5纳米(nm)至约175nm，并且基本上遍布所述交联的聚合物域吸收有响应外加场的光学活性功能材料，其中所述小尺寸功能材料以变化的浓度在空间上分散在所述基质材料中，从而在基质材料中形成折射率的梯度。对于各种实施方式，基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的物质可为响应外加场的光学活性功能材料。所述光学活性功能材料可被基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收。光学活性功能材料的实例可选自液晶物质，二色性染料，及其组合。对于各种实施方式，所述液晶物质可包括具有负介电各向异性的液晶。

对于各种实施方式，光学活性功能材料在纳米域中的量可为小尺寸功能材料的约6wt％至约60wt％，基于纳米域的总重量。对于各种实施方式，光学活性功能材料在纳米域中的量可为小尺寸功能材料的约6wt％至约30wt％，基于纳米域的总重量。

对于各种实施方式，吸收在纳米域中的光学活性功能材料的量可取决于所得的小尺寸功能材料的应用。例如，如果该应用是用于液晶显示器(LCD)的相位延迟膜，那么所用的光学活性功能材料的量可为该LCD的函数。此外，吸收在纳米域中的光学活性功能材料的量也可取决于吸收在该纳米域中的光学活性功能材料的折射率和/或双折射。

如所理解的，也可在应用中使用两种或者更多种小尺寸功能材料的组合，其中每种小尺寸功能材料可具有不同类型的和/或量的光学活性功能材料。此外，也可在用于应用的小尺寸功能材料中使用两种或者更多种光学活性功能材料的组合，其中所述的两种或者更多种光学活性功能材料各自可在纳米域中具有相同或者不同的量。任何一种方法都容许调节使用小尺寸功能材料形成的膜的光学性能，用于期望应用。