[发明专利]在太赫兹频段具有大双折射的液晶混晶材料

说明书

技术领域

本发明属于液晶材料与太赫兹信息技术领域，具体涉及一种在太赫兹频段具有大双折射的液晶混晶材料。 

背景技术

太赫兹（THz）技术在材料科学、生物医疗、无损检测以及国家安全与反恐等领域显示出广阔的应用前景，近年来相关技术和研究发展迅猛。THz技术得以应用的关键是对THz信号的有效探测或成像，而THz信号调制元件，如高质量的相移器、信号开关和调制器等在探测和成像系统中是不可或缺的。液晶由于其优异的外场（电场、磁场、光场、声场、温场等）调谐特性，可应用于可调THz光子学器件，其与传统调制器相比具有无机械移动部件、体积小、质量轻、成本低、工艺简单等优势，因而受到了广泛关注。 

但目前常规液晶材料在THz频段的光学各向异性值比较低（目前报道的液晶材料在THz波段的双折射率Δn最高值为0.20左右），要想获得高调制量必需要厚达毫米量级的液晶层来实现。液晶层过厚导致液晶分子的排列不均匀，调制量和透过率都下降；而且由于液晶器件响应速度与厚度的平方成反比，导致器件响应速度过慢，厚盒还会导致工作电压过高，最终无法在实际信号探测和调制中发挥作用。改善这些问题的有效途径就是设计制备THz频段大双折射的液晶。本发明即揭露了一种通过混合多种单体而制备的THz频段宽温域低粘度的大双折射液晶材料，这种材料将为性能优异的THz调致器件的制造和实用化带来新的机遇。 

发明内容

本发明目的在于提供一种在太赫兹（THz）频段具有大双折射的液晶混晶材料。 

为达成上述目的，本发明提出一种在太赫兹频段具有大双折射的液晶混晶材料，由70～85％的具有氟代二苯乙炔苯骨架结构的系列衍生物R1-PPT(2，6-F)P-R2作为a组分、10～15％的具有氟代二苯吡啶骨 架结构的系列衍生物R1-P’(3-F)PP-F作为b组分、2～10％的具有二苯乙炔骨架结构的系列衍生物R1-PTP-R2作为c组分、2～10％的具有氟代二苯乙炔骨架结构的系列衍生物R1-PT(2，6-F)P-R2作为d组分按总量100％熔融混合形成的液晶混晶。 

进一步，其中a组分分子结构上是二苯乙炔与2、6号位氟取代的苯连接的骨架，两端基R1为含1到5个碳的烷基，R2为含1到5个碳的烷基或烷氧基，a组分由上述取代衍生物中的任意一种或多种以任意比例混合而成。 

进一步，b组分分子结构上是(3-F)二苯基吡啶骨架，端基R1为含1到5个碳的烷基，b组分由上述取代衍生物中的任意一种或多种以任意比例混合而成。 

进一步，所述c组分分子结构上是二苯基乙炔骨架，两端基R1为含1到5个碳的烷基，R2为含1到5个碳的烷基或烷氧基，c组分由上述取代衍生物中的任意一种或多种以任意比例混合而成。 

进一步，所述d组分分子结构上是苯乙炔与2、6号位氟取代的苯连接的骨架，两端基R1为含1到5个碳的烷基，R2为含1到5个碳的烷基或烷氧基，d组分由上述取代衍生物中的任意一种或多种以任意比例混合而成。 

本发明的有益效果是：该液晶材料具有目前THz频段内最大的双折射率，兼具宽温液晶相（-15～150°C）和低粘度的特点，能够实现低工作电压、快速响应、紧凑型THz调制器件的制备，适用于材料科学、生物医学、无损检测等广阔的应用领域。 

附图说明

图1本发明液晶混晶材料中各组分化合物的分子结构式。 

图2为本发明的液晶在太赫兹频段折射率测试的示意图：a.液晶指向矢与入射THz波的偏振方向垂直测 b.液晶指向矢与入射THz波的偏振方向平行测 

图3为实施例1中折射率a和吸收b随频率变化曲线。 

图4为实施例2中折射率a和吸收b随频率变化曲线。 

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 

本实施例中，在太赫兹频段具有大双折射的液晶混晶材料由70～85％的具有氟代二苯乙炔苯骨架结构的系列衍生物R1-PPT(2，6-F)P-R2作为a组分、10～15％的具有氟代二苯吡啶骨架结构的系列衍生物R1-P’(3-F)PP-F作为b组分、2～10％的具有二苯乙炔骨架结构的系列衍生物R1-PTP-R2作为c组分、2～10％的具有氟代二苯乙炔骨架结构的系列衍生物R1-PT(2，6-F)P-R2作为d组分按总量100％熔融混合形成的液晶混晶。图1中显示了本发明中液晶混晶材料各组分化合物的分子结构式。