液晶是部分有序的各向异性液体,介于三维有序固体和各向同性液体之间。从分子有序程度来看,液晶分子具有一维或二维长程有序。在众多液晶材料中,多稳态液晶(Multistable chiral liquid crystal, MCLC)被认为具有发展前景和能够满足快速响应要求的下一代液晶显示材料。MCLC具有螺旋状分子结构和液体的流动性,对外场刺激的响应速度特别快。MCLC在不加电时出现各向同性态,实验证明,从光学各向同性状态到各向异性状态转变的响应时间可以小于1 ms。因此被认为是具有革命性的下一代显示材料。本文成功制备了一种胆甾衍生物的多稳态液晶。通过引入不同手性聚合物网络来改善多稳态液晶的光学性能,使其反射光强超过材料本身的理论极限。通过对铁镍合金纳米粒子进行表面改性,使其稳定均与分布在液晶体系中,改善了液晶体系的光电性能。并通过将手性聚合物网络和改性纳米粒子同时引入液晶体系中的技术,成功制备了纳米掺杂的聚合物稳定多稳态液晶,在获得更高的反射性能的同时提高了器件的电光性能。主要研究成果如下：1.成功制备表征了常温显色的多稳态液晶,并研究了多稳态液晶盒的制备工艺。通过混合调配,调整不同组分液晶的含量.可以获得不同显色温度和范围的混合液晶。混合液晶组分的种类与比例对显色温度及效果具有决定性的影响。通过比例调节发现形成多稳态液晶的四种物质在混合物中的作用。研究了制备多稳态液晶盒的制备工艺参数。从宏观和微观分别对对多稳态液晶盒的平面织构态(P)、焦锥织构态(FC)和垂直织构态(H)光学性能进行研究,并分析分子排列和三种状态的成因。2.通过光致聚合反应实现相分离,从而引入不同手性的聚合物网络来改善多稳态液晶的光学性能,使其反射光强超过材料本身的理论极限。研究了电场、热场对液晶体系的作用。从理论上解释了反射强度超过理论极限的机理,并研究了最佳添加比。在液晶盒内,多稳态液晶与预聚体的混合物通过紫外照射在光引发剂作用下发生聚合反应而实现相分离,从而实现制备一种聚合物与液晶手性相反的PSCLC液晶膜。讨论了热场和电场作用下手性聚合物分散液晶的光学性能变化,其旋光度随温度的升高而增大；随电场强度的增加而变大。液晶的反射率随电场强度的变化,证明了通过所施电压的变化可以有效的控制PSCLC膜的反射率,进而控制器件的灰度级。通过POM,SEM,和三维红外图像对手性PSCLC膜内液晶的相态的变化进行表征。当预聚体M4的浓度小于0.10 mass%时,可以看出聚合物网络在体系中均匀分布；当浓度达到0.17 mass%时,聚合物形成连续的岛状分布；而当浓度达到0.20 mass%时,聚合物团聚在一起形成分离的岛状结构,会极大影响整体光-电性能的均一性。同时随着浓度的提高,聚合物网络由稀松的结构变得紧密,从而影响了多稳态液晶膜的反射率。随着M4的含量的增加,PSCLC液晶盒的反射率在逐步的提高。当比例达到0.17 mass%时,反射率达到超过理论极限最大值为64.4%。随着温度的升高,反射光谱的发生了红移,而反射光谱的峰值下降。3.通过对铁镍纳米粒子表面改性制备稳定的纳米粒子-液晶分散体系。对制备的铁镍合金纳米粒子进行表征测试,并采用自制液晶分子对其进行表面改性,使其稳定均匀的分布在液晶体系中。研究了改性反应过程。通过添加纳米粒子,改善了液晶体系的光电性能。通过XRD, SAED,激光粒度仪和TEM等对制备的纳米粒子进行表征。对纳米颗粒体进行表面改性处理后,制备了具有良好的体系稳定性的CLC/纳米颗粒的复合体系。纳米粒子均匀的分布在液晶中。液晶分子与纳米颗粒组成的复合颗粒经过DSC, XPS和FTIR等的分析证明了化学反应的发生。复合颗粒在CLC中的均匀分布,复合体系的稳定性采用旋转离心实验证明。掺杂FexNiy纳米粒子能够在几个方面影响液晶的性能：使液晶的驱动电压(阈值电压Vth、饱和电压Vs)下降,且与理论曲线基本相吻合：纳米粒子的存在不影响液晶的相序；随着驱动频率从50 Hz-5kHz的增加,Vth从6.58V降到1.62 V下降了75.37%,证明了纳米掺杂液晶具有很大的频率驱动的潜力；拓宽液晶盒的视角,其中FeNi和FeNi3的对视角的改善效果要优于Ni。4.通过将手性聚合物网络和改性纳米粒子同时引入液晶体系中,制备成纳米掺杂的聚合物稳定多稳态液晶,并对体系进行表征测试。研究了一种制备更高的反射性能和更好的电光性能的器件。当M4的比例不超过0.17 mass%时制备的PSCLC反射率达到59.17%。经过washout-refill过程制备的纳米掺杂聚合物稳定多稳态液晶盒,反射率的峰值分别为68.70%(FeNi3) 61.93%(FeNi) 65.08%(Ni),同时反射峰位变窄,发生蓝移。纳米粒子对液晶器件使用温度区间的拓展有很好的作用并能够有效地改善反射率。在异手性聚合物改善视角的同时纳米粒子对视角的改善效果仍然很明显,FeNi和FeNi3的对视角的改善效果要优于Ni。对于同FexNiy纳米粒子而言,FeNi, FeNi3和Ni掺杂液晶的最小响应时间为3.62 ms,3.78 ms和4.02 ms分别降低了77.67%,76.41%和76.74%.虽然在不团聚的情况下Ni的最佳掺杂比例略大于FeNi和FeNi3的值,但是掺杂FeNi, FeNi3和Ni的液晶盒阈值电压分别6.99 V,6.76 V和7.33V,分别降低了63.21%,64.42%和61.42%。稀松的聚合物网络没有影响到纳米粒子对液晶的改善效果。可以预见,随着聚合物网络密集程度增加和纳米粒子掺杂比例的增加,两者将会出现相互作用而相互影响。在体系中聚合物网络和纳米粒子在体系中分别均匀分布没有出现团聚现象,聚合物与纳米粒子没有相互影响。