聚合物分散液晶薄膜的极化特性及其对电光性能的影响*陈昊鹏1)2)聂永杰3)†李国倡4)魏艳慧4)胡昊2)鲁广昊1)2)李盛涛1)朱远惟1)2)‡1)(西安交通大学,电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049)2)(西安交通大学,前沿科学技术研究院,西安710054)3)(云南电网有限责任公司电力科学研究院,昆明650217)4)(青岛科技大学,自动化与电子工程学院,青岛266000)(2023年4月24日收到;2023年6月28日收到修改稿)液晶含量和外加电场类型是影响聚合物分散液晶薄膜电光性能的重要因素,而对薄膜微观形貌的分析并不能直接反映电光性能的变化机理.因此本文以液晶材料E7和光聚物NOA65共混制备的聚合物分散液晶薄膜作为研究对象,通过对其极化特性的研究,揭示了在不同液晶含量和不同类型电场下极化过程对薄膜电光性能的调控规律和微观机制.结果表明,在10–1—106Hz频率范围内,薄膜在低频、中频和高频存在3个松弛极化过程,分别为热离子极化、界面极化和转向极化.通过Arrhenius公式拟合计算了各极化过程的活化能,发现随着液晶含量的增大,转向极化的活化能从0.88eV下降至0.83eV,导致液晶分子转向的阈值场强和饱和场强降低.相比于交流电场,直流电场下热离子极化形成内建电场,导致阈值场强和饱和场强大幅增大,而极化弛豫时间的延长会导致响应时间的延长.此项研究对进一步分析和提升聚合物分散液晶薄膜的电光性能具有指导意义.关键词：介电松弛,电光性能,极化,弛豫时间PACS：77.22.–d,77.22.Gm,77.84.LfDOI:10.7498/aps.72.202306641引言聚合物分散液晶(PDLC)器件由于其独特的电控开关特性而受到广泛关注[1−4].与传统电致变色材料的电控特性不同[5,6],在未施加电场时,PDLC聚合物基体中的液晶分子随机取向,入射光被散射,薄膜呈现乳白色.当施加足够的电场时,液晶分子发生转向,折射率随之发生改变[7],当液晶的寻常光折射率与聚合物基体折射率匹配时,薄膜变透明.随着国内外学者的广泛研究,聚合物分散液晶的应用已逐渐推广到智能窗、显示器[8]、光栅[9]、传感器[10]、有机发光二极管[11]、场效应晶体管[12]和太阳能收集器件[13]等领域.高驱动电压、低对比度和相对较长的响应时间是现阶段限制PDLC实际应用的主要瓶颈,因此如何提高其电光性能成为学术界研究的主要课题,而研究不同条件下PDLC的电光响应机制,是提升其电光特性的重要前提[14−17].Liang等[18]研究了不同液晶和交联剂含量对PDLC薄膜电光性能*国家自然科学基金(批准号:51907148)、中国南方电网科技项目(批准号:YNKJXM20190717)...
