[发明专利]一种光反射薄膜及其制备方法和传感器

说明书

本发明公开了一种光反射薄膜及其制备方法和传感器，该光反射薄膜的制备方法包括将包括液晶单体、扩链剂和光引发剂的原料混合，加热反应，形成胆甾型主链液晶聚合物；液晶单体包含手性液晶单体和非手性液晶单体；将胆甾型主链液晶聚合物与致孔剂混合成混合物，取覆设具有平行配向层，将混合物覆设于平行配向层上，紫外光照射，然后去除致孔剂，制得具有多孔结构的胆甾型主链液晶弹性体；向胆甾型主链液晶弹性体中加入亲水性可聚合盐，再进行紫外光照射，使亲水性可聚合盐聚合形成亲水性聚合物网络，且亲水性聚合物网络与胆甾型主链液晶弹性体形成互穿聚合物网络。通过以上方式，可制得光反射薄膜具有弹性，且具有可逆水响应和拉伸应变响应特性。

技术领域

本发明涉及光反射材料技术领域，尤其是涉及一种光反射薄膜及其制备方法和传感器。

背景技术

液晶材料对人们日常生活有极大影响，其被应用于电视和个人计算机之类的显示器。液晶特性使得处于液晶状态的材料具有有趣的功能，如自组装、可远程控制的流动性，较大的双折射和各种物理特性(如电场、磁场、光照和机械)下产生的各向异性。胆甾型液晶是一类特殊的具有虹彩结构色光子材料。胆甾型液晶呈现螺旋状结构，其扭曲轴垂直于局部指向矢，由于沿螺旋轴而获得的折射率变化，最终导致特定波长的反射。反射波长取决于螺旋结构的螺距大小，该螺距大小可以通过材料的化学组成、温度或其他外部刺激轻松调节，并可以通过化学交联来使其固定不变。目前胆甾型材料已经有许多应用，例如智能红外反射器件、水响应彩色图案、传感器、成像和防伪措施等。

水响应胆甾型材料是一种特殊的液晶体系，可以应用于包装、传感器、智能纺织品等。但大多数传统的水响应胆甾型材料通常具有高于室温的玻璃化转变温度，当温度低于玻璃化转变温度时，薄膜处于玻璃态，由于网络的玻璃化和链迁移率的降低，聚合物链被“冻结”，薄膜被固定，其质地变脆，缺乏一定的弹性，这样的薄膜在受到外力(如触摸、拉伸、压力等)时，其表面容易遭受损坏，不利于长期使用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种光反射薄膜及其制备方法和传感器。

本发明的第一方面，提供一种光反射薄膜的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将包括液晶单体、扩链剂和光引发剂的原料混合，加热反应，形成胆甾型主链液晶聚合物；所述液晶单体包括手性液晶单体和非手性液晶单体；

S2、将所述胆甾型主链液晶聚合物与致孔剂混合成混合物，取具有平行配向层的基板，将所述混合物覆设于所述平行配向层上，紫外光照射，然后去除致孔剂，制得具有多孔结构的胆甾型主链液晶弹性体；

S3、向所述胆甾型主链液晶弹性体中加入亲水性可聚合盐，再进行紫外光照射，使所述亲水性可聚合盐聚合形成亲水性聚合物网络，且所述亲水性聚合物网络与所述胆甾型主链液晶弹性体形成互穿聚合物网络。

根据本发明实施例的光反射薄膜的制备方法，至少具有如下有益效果：该制备方法通过采用扩链剂与液晶单体加热反应聚合形成胆甾型主链液晶聚合物，所形成的胆甾型主链液晶聚合物通过紫外光照射交联后可形成弹性体体系，且所形成的弹性体系中其介晶顺序与聚合物网络直接偶联，在整个网络体系中，弹性体体系表现液晶的各向异性以及类型橡胶般的弹性，可展现特定的可见光颜色以及柔性可拉伸；并且，通过将致孔剂与胆甾型主链液晶聚合物混合制备具有多孔结构的胆甾型主链液晶弹性体，其多孔结构由致孔剂的添加来诱导产生，进而可通过向多孔结构内填充亲水性可聚合盐，经紫外光照射聚合后得到亲水性聚合物网络，并与胆甾型主链液晶弹性体形成相互交织的互穿网络，其可从基板上剥离，所得光反射薄膜不仅在遇水后可发生颜色变化，而且柔性拉伸变色，即使受到外部接触(比如受压力、摩擦)，也不易受到损坏，非常有利于该光反射薄膜的长期使用。与传统的质地较为脆性的水响应材料相比，该光反射薄膜可脱离基板使用，且质地柔软，受到外力也不会遭受损坏，便于携带，从而可提高薄膜的多功能性，可应用于水响应传感器、应变传感器、可穿戴设备中。