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我院研究团队在特种液晶及调光膜材料领域获得国家技术发明二等奖

资料来源:   [2016-01-23] 点击数:

近年来,材料科学与工程学院高分子显示与能源材料研究室研究团队在特种液晶及调光膜材料领域开展了一系列的研究工作。最近该研究团队与合作者在特种液晶及调光膜材料领域获得了国家技术发明二等奖【项目名称:特种液晶材料及调光膜制备技术,我院获奖教师:曹晖(第二完成人)、杨洲(第三完成人)、李立东(第四完成人)、王冬(第六完成人)】。

随着经济的快速发展,全球不可再生能源日益枯竭和空气污染已经成为我们不能不正视的问题。开发具有高效节能作用的材料,可以尽最大可能降低能源消耗,减少二氧化碳等废气的排放。液晶材料对光、电和热等外场刺激具有响应的特性,不仅在显示领域而且在具有显著节能作用的调光膜领域也具有巨大的应用潜力。

基于上述背景,本项目在863计划等项目和企业需求的支持与推动下,经十多年努力,在开发液晶显示器(LCD)用光增亮膜、光透过率温度自调节膜(简称温控膜)以及高分子分散液晶薄膜(简称电控膜,加工成玻璃后被称为电控玻璃)及其关键材料的制备技术方面,取得了如下创新成果:

1、系统地研究了单体液晶的分子结构对液晶材料的相态和物理性能的影响规律,发明了具有近晶ASmA-扭曲晶界(TGB-胆甾(Ch)相相转变的液晶性光聚合单体;利用该液晶材料制备了具有螺距梯度分布的TGBCh相共存的薄膜,发明了液晶性光增亮膜,完成了中试生产技术的研究。

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2、在发明了宽温域的SmA相液晶材料的基础上,发明了具有SmA-Ch相转变并且其相转变温度在室温范围可任意调控的液晶材料;通过在该液晶材料中构建垂直取向高分子网络,发明了温控膜,完成了中试生产技术的研究。

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3、发明了非液晶性光聚合单体材料,进而发明了电控膜的紫外光固化技术。同时,为了开发2D-3D转换用、3D投影显示用、低驱动电压、快速电场响应、反式和双稳态等电控膜,也为了满足企业对各类高质量液晶显示材料的需求,分别发明了具有低临界频率的双频驱动、超高双折射率(Δn)值、低粘度、大弯曲常数(K33/展曲常数(K11)值、含氟液晶【也可用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)】等正性向列(N)相液晶和高Δn值的负性N相液晶材料。

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本项目发明的光增亮膜,打破了美国3M公司的技术垄断,可使背光源亮度提高约60%、平均每台液晶电视节能约37.5 W/h,增亮和节能效果目前世界上最高、约为3M公司产品的1.5倍;发明的温控膜填补了国内外空白,可使夏季室内空调节电约16.5%;发明的紫外光固化技术的能耗仅为目前国内外生产厂家采用的热固化技术能耗的万分之1.2左右;发明的系列液晶材料部分填补了国内外空白、部分综合性能达到或优于国外同类产品。

本项目成果已授权国家发明专利19项、发表SCI论文39篇、在重要学术会议上作邀请报告8次、获2014年教育部技术发明一等奖;上述液晶材料(不包括SmA-TGB-Ch相转变和TFT-LCD用液晶材料)经专家鉴定,认为总体水平达到国际领先水平,已在我国液晶领域龙头企业获得应用或已建成了规模化生产线,近三年获得了显著的经济和社会效益。

以上研究获得了科技部、国家自然科学基金委、教育部等职能部门的资助。

(曹晖老师供稿)