激光已广泛应用于医疗、工业以及军事等领域,在给大家带来方便的同时也可能会带来潜在的危害,会对人员眼睛、光电传感器元件、光学系统和卫星等造成巨大伤害。因此,开发高效的激光防护材料及防护技术已成为各国科研人员的研究热点。激光防护材料主要分为线性防护和非线性防护两类。但是,现有的上述两类防护材料均存在诸多问题如制备工艺复杂、成本高、可见光透过率低(线性防护)和材料溶解度低、液态基体实用性差(非线性防护)等,严重阻碍了激光防护材料的实际应用。针对现有激光防护材料的缺点,本论文主要从防护材料合成、防护体系制备、防护效果提高三方面出发,致力于开发兼具防护效果优异、制备工艺简单、成本低廉的新型激光防护体系。主要研究内容如下:(1)设计合成了一系列具有不同结构的液晶性二向性蒽醌染料。研究结果表明:改变分子共轭长度和侧向取代基种类可以实现对染料的光学性质从分子层级有效调控,制备的一系列蒽醌染料可实现200-500 nm范围宽波段光吸收;该系列染料均具有液晶性且液晶温度范围较宽。同时,该系列蒽醌染料具有优异的二向色性质。二向色比最高达13.26,在已报道的二向性蒽醌染料中处于领先地位。(2)将具有不同结构的蒽醌染料分别添加到胆甾相液晶当中,制备出新型的二向性蒽醌染料-胆甾相液晶复合型激光防护体系。研究结果表明:该复合体系是一种高效的激光防护方法,集高光密度、高可见光透过率、无角度依赖性、制备工艺简单、成本低廉、防护波长可调等优点于一体;染料的二向色特性在解决胆甾相液晶角度依赖性问题中起到重要作用;该复合体系的防护效果具有可调控性,增加掺入染料浓度、样品液晶盒厚度和胆甾相液晶反射效率三个因素可提高光密度值。(3)设计合成了具有不同结构的液晶性富勒烯衍生物。研究结果表明:通过Bingel反应将液晶性分子长链化学接枝在富勒烯外笼是获得液晶性富勒烯衍生物的有效方法;制备的具有不同结构(偶氮苯和联苯结构)的富勒烯衍生物均具有液晶性且液晶温度范围较宽;偶氮苯富勒烯衍生物具有光响应特性。制备的富勒烯衍生物均具有优异的溶解度性质,在向列相液晶E7基体中,与未经修饰的C60相比,溶解度提高了约200倍。(4)将具有不同结构的液晶性富勒烯衍生物分别添加到液晶基体中,制备出高效的液晶性富勒烯-胆甾相液晶非线性/线性双机制激光防护体系。研究结果表明:该复合体系集光限幅响应优异、防护波段范围宽、透过率高、制备工艺简单、实用性高等优点于一体。两种富勒烯衍生物均表现为反饱和吸收和自散焦行为,与未经修饰的C60相比,三阶非线性极化率提高了 17倍;偶氮苯富勒烯衍生物的非线性光学特性具有光可调控性;该复合体系可同时屏蔽1040-1905 nm宽波段红外激光,光密度值约为2.0;样品形状多样、柔韧性好,具有良好的实用性。(5)制备了新型的Fe3O4纳米粒子-胆甾相液晶复合型激光防护体系。研究结果表明:该复合体系是一种性能优良的激光防护材料,兼具红外波段宽波反射和在高频电场下温度可调控等优点。该复合体系具有电磁-热特性且效果具有可调控性,主要影响因素有掺杂的Fe3O4纳米粒子浓度,施加的电场参数(加电时长、电压大小和频率)等。因此,该复合体系不仅可以可以防护宽波段红外激光,而且可以将电磁能转化为热能,使复合样品的温度升高,达到除霜、除雾效果,保证了激光防护膜在冬季的采光效果和可视性。