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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王素誼
研究生(外文):Su-Yi Wang
論文名稱:光異構性偶氮型液晶之合成及其光電特性探討
論文名稱(外文):Synthesis and Electro-Optical Properties of Azobenzene Liquid crystal.
指導教授:劉瑞祥
指導教授(外文):J. H. Liu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:化學工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:偶氮型液晶光學開關
外文關鍵詞:azobenzene liquid crystaloptical switching
相關次數:
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本研究中將液晶及單體混合均勻後,利用熱聚合誘導相分離法製成PDLC薄膜。當系統中添加偶氮苯分子時,可利用照射不同波長的光使其在光散射(OFF)及光穿透(ON)兩種狀態間轉換。本研究中合成數種偶氮苯化合物,如4-alkyloxy-4’-methoxyazobenzene,其碳鏈長度分別為3 ~ 6,以及兩種帶有光學活性基團之化合物amyl 4-(4-hexyloxyphenylazo)benzoate及bornyl 4-(4-hexyloxyphenylazo) benzoate,所合成之化合物均以FTIR, NMR, DSC等加以定性分析。本研究中探討不同的偶氮苯分子對薄膜系統光化學相轉移行為的影響,以及最佳偶氮苯化合物與液晶含量之組成。由實驗結果發現,側鏈碳數為5之化合物(AzoC5)系統具有較快之感應時間及較佳之光開關效果,經實驗所得出的最佳重量組成為:EGDMA/E7/AzoC5 = 14/80/6。研究中並探討不同碳鏈長度的單官能性單體與雙官能性單體EGDMA 混合聚合後,對光開關系統所產生的光學特性影響。由結果可知高分子側鏈之導入會影響光開關的感應時間,而照可見光回復時,其可較快速回復至初始的光穿透度值。光誘導相變化性之可重複性、信賴性、及對溫度之依存性等,本研究中均有詳細之敍述。以光罩曝光所形成之光記錄可行性,文中亦有所探討。
PDLC films were fabricated by thermal polymerization with E7 liquid crystal and various monomers. A series of azobenzene derivatives of 4-alkyloxy-4’-methoxyazobenzene with carbon numbers of 3 to 6, and chiral compounds of amyl-4-(4-hexyloxyphenylazo)benzoate and bornyl-4-(4-hexyloxyphenylazo)benzoate were synthesized. The compounds synthesized in this investigation were identified by using FTIR, NMR and DSC. PDLC films with azo compound express photosensitive Nematic-Isotropic (N-I) phase transition due to the photo-convertible E/Z structures of azo compounds. Effects of azo compounds on the photochemical properties of PDLC films and the optimal composition of the films were studied. The optimal PDLC film with better response speed and photochemical properties was fabricated by AzoC5 system. In this case, the weight ratio of EGDMA/E7/AzoC5 is 14/80/6. The dependence of functional groups of monomers on the photochemical properties of films, photo-induced phase transition, reproducibility and reliability of the PDLC films were all investigated. It was found that the existence of polymer side chain may influence the response time of the films, and increase the recover speed significantly. The possibility of real image recording through a photo-mask of the PDLC films was also evaluated.
中文摘要---------------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要---------------------------------------------------------------------------Ⅱ
目錄---------------------------------------------------------------------------------Ⅲ
表目錄------------------------------------------------------------------------------Ⅵ
圖目錄------------------------------------------------------------------------------Ⅶ
符號表---------------------------------------------------------------------------ⅩⅠ
第一章 緒論-----------------------------------------------------------------------1
1-1 前言----------------------------------------------------------------------------1
1-2 研究動機----------------------------------------------------------------------2
第二章 原理及文獻回顧--------------------------------------------------------3
2-1 液晶簡介----------------------------------------------------------------------3
2-1-1 液晶的分類----------------------------------------------------------------4
2-1-2 液晶的光學異方性------------------------------------------------------13
2-1-3 外加電場對絕緣向列型液晶的影響---------------------------------15
2-2 液晶聚合物概述-----------------------------------------------------------16
2-3 液晶-聚合物混合薄膜之介紹-------------------------------------------17
2-3-1 液晶-聚合物薄膜的製備--------------------------------------------18
2-3-2 液晶-聚合物混合薄膜之工作原理----------------------------------19
2-4 光致變系統簡介-----------------------------------------------------------20
2-4-1 光變色材料之光變色機制-----------------------------------------------21
2-4-2 光變色材料之分類--------------------------------------------------------22
2-5 偶氮苯衍生物之異構化---------------------------------------------------23

第三章 實驗部分----------------------------------------------------------------29
3-1 藥品--------------------------------------------------------------------------29
3-2 儀器--------------------------------------------------------------------------30
3-3 實驗步驟-------------------------------------------------------------------- 31
3-3-1 4,4’-bis( 6-(acryloyloxy)hexyloxy)biphenyl之合成----------------31
3-3-2 小分子偶氮苯液晶之合成---------------------------------------------32
3-3-3 含光學活性末端基團之偶氮苯分子之合成------------------------33
3-3-4 合成單官能基單體------------------------------------------------------34
3-4 試樣的製作------------------------------------------------------------------36
3-4-1 材料配方------------------------------------------------------------------36
3-4-2 玻片的清洗及空cell的製作------------------------------------------37
3-4-3 單體與液晶混合液之熱聚合相分離測試---------------------------38
3-5 偶氮苯分子光致變性測試方法----------------------------39
3-6 光穿透度的測量------------------------------------------------------------39
3-7 聚合物之SEM量測---------------------------------------------------------40
3-8 溶液配製成分表-------------------------------------------------------------40
第四章 結果與討論-------------------------------------------------------------41
4-1 單體的合成與鑑定--------------------------------------------------------- 41
4-1-1 小分子偶氮苯之合成-----------------------------------------------------41
4-1-2 4,4’-bis( 6-(acryloyloxy)hexyloxy)biphenyl之合成----------------43
4-1-3 單官能性單體之合成---------------------------------------------------43
4-2 偶氮苯單體的熱性質及液晶性探討-------------------------------------46
4-3 含偶氮苯單體光致變性探討----------------------------------------------46
4-4 熱誘導相分離之聚合時間的探討----------------------------------------47
4-5 照光對澄清點溫度影響之探討-------------------------------------------47
4-6 不同偶氮苯分子含量對澄清點溫度影響之探討----------------------48
4-7 偶氮苯分子在光開關系統之應用----------------------------------------49
4-7-1 不同單體對光開關系統之影響-----------------------------------------50
4-7-2 不同偶氮苯分子對光開關系統之影響--------------------------------51
4-7-2-1 不同碳鏈長度偶氮苯分子對光開關系統之影響-----------------51
4-7-2-2 不同末端基團單體對光開關系統之影響--------------------------52
4-7-2-3 不同側鏈長度單體對光開關系統之影響--------------------------53
4-8 光學開關----------------------------------------------------------------------54
第五章 結論----------------------------------------------------------------------89
參考文獻----------------------------------------------------------------------------90
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