太赫兹波段大双折射率液晶的制备与性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyre1981
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太赫兹波拥有独特的性质,被广泛应用在太赫兹波谱、太赫兹成像和太赫兹通信等领域。液晶材料拥有良好的光电各向异性和成熟的工业技术,使得太赫兹液晶器件得到了快速地发展。与此同时,还存在着一些问题。一般的液晶材料在太赫兹波段的双折射率比可见光范围内的小,吸收损耗也较高。为了提高器件的工作效率,满足器件的设计需要,研究太赫兹波段拥有大的双折射率和低的吸收损耗的液晶是十分必要的。为了提升液晶的双折射率,降低其吸收损耗,本文提供了一套解决方案。本文利用增大液晶分子共轭程度的方法去设计目标化合物的分子式,选定了以三苯二炔骨架为核心,不同极性基团为取代基的目标化合物;采用了含炔基的苯环和含卤素的苯环进行Sonogashira反应得到目标产物。对其TG,DSC,POM旋转粘度,介电各向异性,弹性常数等物理性质进行了表征与比较,初步分析了化合物分子结构与性能之间的关系。超材料吸波体可以在低频的太赫兹区域测试液晶的吸收峰,商用电磁分析软件(CST)可以很准确地预测MM吸波体的S参数,通过计算得出液晶的双折射率和正切损耗。太赫兹时域光谱仪能够在更高的频段内测试液晶的双折射率和吸收系数。其中双折射率最大的是化合物1-丙基苯基-3-氟-4-异硫氰基苯基对炔基苯(D-3-NCS),达到了 0.581;吸收最小的是化合物1,4-二丙基苯基对炔基苯(A-3),在12cm-1以下。单体液晶由于其高熔点不能直接应用,所以采用不同液晶共混的方法配制混晶来提升液晶的性能。混晶S200-2在太赫兹波段具有较高的双折射率和较低的吸收损耗,用其制作的360GHz反射式移相器在355GHz处达到了 363.4°的相移,仿真软件跟测量结果有较好的吻合度。
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