EHC KCRK-07测试液晶盒在胆甾相液晶显示材料研发中的应用

更新时间：2025-11-03

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EHC KCRK-07测试液晶盒在胆甾相液晶显示材料研发中的应用

研究背景与意义：

胆甾相液晶的 “光学天赋" 与 “排队难题"

你可能没听过 “胆甾相液晶（ChLC）"，但它的 “特殊技能" 早已藏在生活细节里 —— 它像一位精准的 “光筛选师"，能选择性反射特定波长的圆偏振光，这种特性让它成为反射式显示屏、光增亮膜、防伪标签甚至建筑节能玻璃的 “核心材料"。

不过，ChLC 的 “天赋" 能否发挥，全看分子是否 “排好队"：当它的螺旋轴垂直于基板时，会呈现均一的 “平面织构（P 态）"，此时光学性能较优可一旦螺旋轴混乱排列，就会变成 “焦锥织构（FC 态）"，像蒙了一层雾，不仅透光度差（仅 10% 左右），还会失去选择性反射能力。

过去，科研人员尝试用物理摩擦、加热、光敏聚合物等方法让液晶分子 “排队"，但这些方法要么操作复杂、损伤基板，要么无法实现远程精准控制。“光驱动" 是理想方案 —— 用光照就能调节分子取向，既灵活又高效。但传统光响应材料（如偶氮苯染料）存在 “响应慢、稳定性差" 的问题，难以满足实际应用需求。

这时，“手性螺烯化合物" 进入视野：它的分子像个 “可调控的小转子"，在紫外光与热能交替作用下，能围绕 “定子" 单向旋转，改变自身光学手性，进而调控液晶的螺旋结构。于是研究团队提出设想：将手性螺烯化合物掺入普通向列相液晶，能否制备出 “响应快、稳定性高" 的光响应 ChLC？而要实现这一目标，精准测量液晶螺距变化是关键 ——楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司） 正是解决这一问题的重要工具。

研究设备与过程：

从 “材料调配" 到 “光控实验" 的全流程

要解开 “光如何指挥液晶分子排队" 的谜题，研究团队分三步搭建实验体系，其中楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司） 贯穿测量环节，确保实验数据的精准性：

1. 材料制备：打造 “光响应 ChLC" 体系

实验的 “主角团" 由三类材料组成：

· 手性螺烯化合物 OA：实验室合成的黄色固体，纯度达 99.1%，是液晶的 “光响应开关"，能在紫外光下改变手性；

· 小分子向列相液晶 SLC1717：提供液晶基底，自身具有明确的相变温度（91.8℃）与光学参数（折射率 1.720，双折射率 0.201）；

· 右旋手性化合物 R811：辅助调节液晶螺旋结构，让 ChLC 的初始螺距更易测量。

按 “94.0∶5.0∶1.0" 的质量比，将三者混合均匀，制成光响应 ChLC。随后将其分为两部分：一部分注入楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司） —— 这个盒子的特殊之处在于 “楔形结构"（tanθ=0.0196），能通过光的干涉现象精准测量液晶螺距；另一部分注入普通液晶盒（膜厚 20±1.0μm），用于后续分子取向实验。

楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司）

2. 实验过程：用紫外光 “调控" 液晶，楔劈盒全程 “监工"

实验的 “指挥棒" 是 FUV-6BK LED 紫外辐照灯（365nm 波长，广州邦沃电子），可输出 0.5-20mW/cm² 的不同光强，团队设计两类关键实验：

· 单光强调控实验：用固定光强持续照射 ChLC，通过楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司） 实时监测螺距变化。例如，用 20mW/cm² 强光照射时，楔劈盒显示螺距从初始 1.0μm 快速增长，100 秒后稳定；而用 1mW/cm² 弱光照射，螺距需 300 秒才稳定，且变化幅度仅为强光的 1/3。同时观察到，螺距增长会推动液晶从 FC 态向 P 态转变，20mW/cm² 光照 60 秒即可实现转变，透过率达 96%。

· 多阶段调控实验：针对 “强光后不稳定" 的问题，设计 “先强后弱" 的光照方案。第一阶段用 20mW/cm² 强光（60 秒），借助楔劈盒确认螺距快速增长至目标值，液晶转变为 P 态；第二阶段换 2mW/cm² 弱光（60 秒），通过楔劈盒观察到螺距缓慢微调，避免剧烈波动。最终实现 “60 秒快速取向 + 关灯后稳定 P 态" 的效果。

3. 辅助设备：为实验结果 “保驾护航"

· ZEISS Axio Scope A1pol 偏光显微镜（POM）：观察液晶织构变化，清晰捕捉 FC 态的混乱条纹与 P 态的均一亮场，直观验证取向效果；

· PerkinElmer Lambda 950 分光光度计：测定 633nm 波长下的透过率，用数据量化取向程度（如 FC 态透过率 10%、P 态透过率 96%）。

表征作用：

四类手段分工协作，楔劈盒成 “螺距测量"数据基础

研究中用到的四类表征方法各有侧重，其中楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司） 是测量液晶螺距的 “黄金标准"，为其他表征提供基础数据支撑：

表征手段	作用	关键发现（结合楔劈盒数据）
楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司）	精准测量液晶螺距变化，是所有实验的 “数据基础"	紫外光强越高，螺距变化越快、幅度越大：20mW/cm² 光照下螺距变化速率是 1mW/cm² 的 3 倍；关灯后，不同光强处理的螺距均能恢复初始值，但强光组恢复时波动更剧烈
偏光显微镜（POM）	观察液晶织构（分子排列状态），直观验证取向效果	结合楔劈盒测得的 “螺距增长" 数据，发现当螺距增长至特定值时，FC 态混乱条纹消失，转为 P 态均一亮场；强光组关灯后，螺距剧烈收缩导致 P 态条纹重新出现
分光光度计	量化液晶透过率，反映取向程度	楔劈盒显示螺距稳定时，透过率也达到峰值：20mW/cm² 光照下透过率达 96%，1mW/cm² 光照下因螺距增长不足，透过率仅 64%
室温热回复测试	验证取向稳定性，评估实用价值	对比楔劈盒测得的 “螺距恢复曲线" 发现：单光强组因螺距波动大，透过率 1 小时内从 96% 跌至 30%；多阶段组螺距平缓恢复，透过率稳定在 90% 以上

例如，在单光强实验中，楔劈盒先测得 “20mW/cm² 光照 100 秒后螺距稳定"，随后 POM 观察到液晶转为 P 态，分光光度计同步测得透过率达 96%—— 三类设备数据相互印证，确保实验结论的可靠性。

研究结果与价值：三大突破 + 楔劈盒的 “贡献"

经过一系列实验，研究团队不仅揭示了光控液晶的规律，更提供了可落地的技术方案，其中楔劈盒（KCRK-07，日本 EHC 公司） 作为 “螺距测量核心"，为成果突破奠定基础：

1. 突破一：紫外光强 “精准控螺距"，楔劈盒提供量化依据

借助楔劈盒的精准测量，团队明确 “紫外光强 - 螺距变化" 的定量关系：光强每提升 10mW/cm²，螺距变化速率提升 2-3 倍，变化幅度增加 1.5 倍。这意味着我们可以像 “调水龙头" 一样，通过调节光强精准控制液晶螺旋结构 —— 这是实现光驱动取向的核心前提，而楔劈盒的楔形结构与高精度参数（tanθ=0.0196），确保了每一组螺距数据的准确性。

2. 突破二：多阶段光照解决 “快与稳" 的矛盾

单光强方案存在 “两难"：强光虽能让液晶 60 秒内变 P 态，但楔劈盒显示关灯后螺距剧烈收缩（波动幅度是弱光组的 4 倍），导致 P 态变回 FC 态；弱光虽稳定，但螺距增长慢，需 600 秒才变 P 态。

团队基于楔劈盒测得的 “螺距 - 光强" 曲线，设计 “20mW/cm²（60 秒）→2mW/cm²（60 秒）" 的多阶段方案：第一阶段用强光让螺距快速增长至目标值（楔劈盒实时监测），第二阶段用弱光让螺距平缓稳定。最终实现 “60 秒快速取向 + 关灯后透过率稳定 90% 以上"，解决了传统光驱动液晶 “快而不稳" 的痛点。