CN101217183A - 一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，涉及一种盘状液晶分子的取向控制方法，适用于有机发光器件和有机光伏器件的制作。该控制方法的步骤：将涂敷有苯并菲衍生物薄膜的取向基片置于控温热台之上，升温至苯并菲分子清亮点温度以上0.1℃～20℃的范围时，停留1min～1h；以0.1～130℃/min的速率降温至苯并菲分子清亮点温度下0.1～20℃时，停留1min～100h，随后继续降温；所述的随后的降温过程是，在清亮点温度以下20℃到结晶温度的区间内，从高到低依次选择1～5个温度值，并分别设置停留时间1min～10h。利用本方法使苯并菲衍生物分子在多种基片上获得了理想的垂面取向结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种盘状液晶分子的取向控制方法，适用于有机发光器件和有机光伏器件的制作。
背景技术
盘状液晶分子能够通过电子云富集的中心核的π-π相互作用自组装成柱状相结构，从而具有准一维的传导性质，有序排列的柱状相理论上具有高载流子迁移率。早在1994年Adam等人在“Fast photoconduction in the highly orderedcolumnar phase of a discotic liquid crystal”；D.Adam，P.Schuhmacher，J.Simmerer，L.Haussling，K.Siemensmeyer，K.H.Etzbachi，H.Ringsdorf，D.HaarerNature，371，141-143，1994报道了盘状分子在柱状相中可获得较高的载流子迁移率，他们在一种苯并菲六取代硫醚衍生物(hexahexylthiotriphenylene，HHST)中获得了优异的光导效应，该材料所形成的H相的载流子迁移率高达0.1cm2V-1s-1，接近有机单晶。因此，盘状液晶材料是一种潜在的优良有机光电子材料，可作为纳米导线广泛应用到光电器件中，如发光二极管、光伏器件、薄膜晶体管等。
通常来说盘状液晶材料在制作器件时，内部分子的堆积排列是随机分布的，这种无序排列不能最大限度地优化材料的性能。欲提高载流子迁移率不仅需要控制分子的相结构，还需进一步控制分子的取向排列，才能使得应用器件的性能最大限度地优化。因此，如何控制盘状液晶分子取向，使盘状液晶材料可以在较宏观和微观尺度上得到有效的把握，特别是制成纳米级的有序结构成为了制作技术中的关键。
垂面取向是盘状液晶取向类型中的一种。所谓垂面取向，即将盘状分子的“盘平面”平行放置于基片表面。欲获得盘状分子柱状相的垂面取向，即将形成柱状相的盘状分子堆积成“盘平面”平行放置于基片表面，且分子柱的中心轴方向垂直于基片如文献：“Control of the Homeotropic Order of Discotic Hexa-peri-hesabenzocoronenes”W.Pisula.
，Bassem El Hamaoui，Mark D.Watson，Tadeusz Pakula，and Klaus Müllen，Advanced Functional Materials，15：893-904，2005中的图1所示。目前引导液晶在基片上获得取向的影响因素尚不十分清楚。
人们曾用向列相液晶材料利用辅助层进行取向的方法，对盘状液晶进行尝试，但是这些辅助取向层并不能有效地帮助盘状液晶材料形成取向结构。此外辅助取向层往往不能耐受器件制作所需的热处理过程，且可能作为杂质影响器件的性能。
Pisula等人于2005年“Control of the Homeotropic Order of Discotic Hexa-peri-hesabenzocoronenes”，W.Pisula， 
，Bassem El Hamaoui，Mark D.Watson，Tadeusz Pakula，and Klaus Müllen，Advanced Functional Materials，15：893-904，2005曾研究了一种六烷基醚侧链取代六苯并蔻衍生物，并用热处理方法使该材料在氧化铟锡(ITO)玻璃基片构成的双基片夹层结构中获得了垂面取向。
2003年Terasawa等人于“Strong tendency towards homeotropic alignment in ahexagonal columnar mesophase of fluoroalkylated triphenylenes”，Naohiro Terasawa，Hirosato Monobe，Kenji Kiyohara and Yo Shimizu，Chemical Communication，1678-1679，2003提出将盘状液晶分子外围的烷基侧链作氟化处理，将有利于其形成垂面取向，他们报道了含氟化的烷基侧链苯并菲衍生物(F4及F6)用涂敷有聚酰亚胺(polyimide)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氧化铟锡(ITO)等玻璃基片构成双层基片的夹层结构，并通过分子自组装而获得垂面取向。此外还有United States Patent 7,291,727研究表明，经氟化处理的烷基侧链取代卟啉类分子也可以获得垂面取向。
2006年Terasawa等人发表的“Alignment behavior for novel triphenylenecompounds possessing fluoroalkylated side chains on modified substrates”NaohiroTerasawa，Nobutaka Tanigaki，Hirosato Monobe，Kenji Kiyohara，Journal of FluorineChemistry，127，1096-1104，2006又报道了对不同长度碳链(侧链中碳链长度n＝4，5，6，7，9)的六烷氧基取代苯并菲衍生物与其相应的氟化取代侧链材料的取向行为进行了比较研究，研究选择了多种基片：其中包括涂敷有聚酰亚胺涂、CTAB、ITO、聚四氟乙烯(PTFE)的玻璃基片，进而构成双层基片的夹层结构，通过热处理方法研究该材料的组装取向行为，研究结果表明热处理仅能够使具有氟化的侧链的苯并菲衍生物获得垂面取向结构，但是不能使六烷氧基(侧链中碳链长度n＝4，5，6，7，9)取代的苯并菲衍生物在这些取向基片上获得垂面取向。
迄今为止还未见六烷氧基取代苯并菲衍生物成功垂面取向的报道；烷氧基与酯基混合侧链苯并菲衍生物分子尚未见有垂面取向的尝试。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何通过热处理使六烷氧基苯并菲衍生物、烷氧基与酯基混合侧链苯并菲衍生物获得理想的垂面取向结构，提供一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法。控制苯并菲衍生物分子排列，使其形成规整的垂面取向薄膜。
本发明通过控制苯并菲衍生物分子间的相互作用；通过苯并菲衍生物分子在基片上不同的分散方式，来改变基片对分子的影响；通过控制薄膜内苯并菲衍生物分子在相变时的聚集过程(排列速率及排列时间)，以共同达到控制分子排列规整度的目的。通过控制改变薄膜的温度，并辅以一定的升降温速率来控制薄膜内分子的排列。
本发明的技术方案：
一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，该控制方法的步骤：
步骤1，将涂敷有苯并菲衍生物薄膜的取向基片置于控温热台之上，升温至苯并菲衍生物分子清亮点温度以上0.1～20℃的范围时，停留1min～1h。
步骤2，以0.1～130℃/min的速率降温，降温至苯并菲衍生物分子清亮点温度下0.1～20℃时，停留1min～100h；随后继续降温过程。
降温速率可以根据不同的情况需要设定，可以0.1℃/min～130℃/min的速率降温至预设温度。
步骤3，步骤2中所述的随后的降温过程是，在清亮点温度以下20℃到结晶温度的区间内，从高到低依次选择1～5个温度值，并分别设置停留时间1min～10h，整个降温过程为阶梯式降温。
本发明所使用的苯并菲衍生物是六烷氧基苯并菲衍生物和烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物，如三烷氧基三酯基苯并菲衍生物。六烷氧基苯并菲衍生物与三烷氧基三酯基苯并菲衍生物分子结构式分别为：
六烷氧基苯并菲衍生物 三烷氧基三酯基苯并菲衍生物
其中R为CnH2n+1 其中R为CnH2n+1
六烷氧基苯并菲衍生物是具有六条具有相同长度烷氧基侧链的六烷氧基苯并菲衍生物。
六烷氧基苯并菲衍生物是具有不同长度的烷氧基侧链、分子结构为非对称结构的六烷氧基苯并菲衍生物。
烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物是具有相同长度烷氧基侧链或酯基侧链的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物，或者具有不同长度烷氧基侧链或酯基侧链的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物。
烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物是具有一至多条烷氧基侧链，并且具有多至一条酯基侧链的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物。例如，三烷氧基三酯基苯并菲衍生物。
苯并菲衍生物分子是中间具有苯并菲结构内核、外围具有2～6条侧链的苯并菲衍生物。
本发明所使用的取向基片为：玻璃、载玻片、ITO玻璃、石英、石英玻璃、硅片、金属薄膜或有机薄膜涂敷基片。
本发明的苯并菲衍生物取向层制备在基片表面上且保留上表面为自由表面，或制备在两基片之间。
本发明的有益效果：本发明中通过设置适当条件的热处理条件控制苯并菲衍生物分子的组装，使得六烷氧基苯并菲衍生物与烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物材料在多种基片上均获得了理想的垂面取向。本发明中指出，通过适当的控温热处理，可以使得一系列的苯并菲衍生物分子六烷氧基苯并菲衍生物与烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物，在如：载玻片、ITO玻璃、石英等多种基片上获得理想的垂面取向结构。通过热处理，六烷氧基苯并菲衍生物与烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物可在ITO玻璃表面形成垂面取向结构薄膜，使得六烷氧基苯并菲衍生物与烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物在光电器件的制备上具有很好的应用前景。
附图说明
图1实施例1中，HAT5薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图2实施例1中，HAT5薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在自然光下的显微镜图片。
图3实施例1中，垂直入射HAT5在载玻片上取向薄膜的二维XRD射线衍射图案。
图4实施例2中，HAT5薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图5实施例2中，HAT5薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在自然光下的显微镜图片。
图6实施例3中，HAT5薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至70℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图7实施例3中，HAT5薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至70℃时，在自然光下的显微镜图片。
图8实施例4中，TPE薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至130℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图9实施例4中，TPE薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至130℃时，在自然光下的显微镜图片。
图10实施例4中，垂直入射TPE在载玻片上取向薄膜的二维XRD射线衍射图案。
图11实施例4中，TPE薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至34℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图12实施例4中，TPE薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至34℃时，在自然光下的显微镜图片。
图13实施例5中，TPE薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至110℃时，，在正交偏光条件下形成的织构。
图14实施例5中，TPE薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至110℃时，在自然光下的显微镜图片。
图15实施例5中，TPE薄膜在ITO玻璃基片上以10℃/min的速率缓慢降温至35℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图16实施例5中，TPE薄膜在ITO玻璃基片上以10℃/min的速率缓慢降温至35℃时，在自然光下的显微镜图片。
图17实施例6中，TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图18实施例6中，TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在自然光下的显微镜图片。
图19实施例6中，TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至30℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图20实施例6中，TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至30℃时，在自然光下的显微镜图片。
图21实施例7中，TPE薄膜在玻璃基片上以5℃/min的速率缓慢降温至40℃时，在正交偏光条件下形成的织构。
图22实施例7中，TPE薄膜在玻璃基片上以5℃/min的速率缓慢降温至40℃时，在自然光的下显微镜图片。
具体实施方式
对取向分子薄膜进行热处理的过程，可看作是控制分子薄膜内分子排列的过程。通过控制控温热台在某一温度停留上一段时间，使得苯并菲衍生物分子在特定的分子动能及分子间作用能的条件下进行组织排列。通过控制控温热台的升降温速率，控制苯并菲衍生物分子组装排列的速率，提高其排列的规整程度。首先以一定的速率将样品薄膜加热至其清亮点以上温度(此时苯并菲衍生物分子为各向同性态)，随后以一定的降温速率降温，降温速率的选择范围为0.1～130℃/min；在降温过程中，在一定的温度下设定一定的停留时间，其停留温度在苯并菲衍生物分子清亮点温度下0.1～20℃(通常情况下，温度会在苯并菲衍生物分子织构生成的初期阶段停留上一段时间；停留时间为1min～1h)。
实施例1：HAT5在载玻片上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗载玻片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，熔融：将HAT5粉末置于载玻片之上，在加热载玻片的过程中，HAT5粉末融化展开成薄膜。
步骤3，将步骤2制成的具有HAT5薄膜的载玻片，置于控温热台上，升温速率设置为10℃/min，升温至125℃(HAT5的清亮点温度为122℃)，停留30min。
步骤4，以0.5℃/min的速率将HAT5薄膜降温至120℃时，停留时间为1h，随后以0.5℃/min的速率降温至30℃，随后自然冷却。
通过上述热处理，HAT5薄膜在其液晶柱状相区间内，在单一的载玻片表面上获得理想的垂面取向。
图1实施例1中HAT5薄膜在玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明HAT5薄膜通过上述热处理，在其液晶相区间，在载玻片上获得很好的垂面取向。
图2实施例1中HAT5薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在自然光下的显微镜图片。与图1比较，可以观察得到HAT5取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
图3实施例1中HAT5在载玻片上取向薄膜的垂直入射二维XRD射线衍射图案。从二维广角X射线衍射图中，可以看到六个、具有明显对称性的亮斑，每个亮点之间的角度为60°。说明HAT5分子堆叠形成的柱状体垂直于基片，并且以六方对称的形式排列。
实施例2：HAT5在ITO玻璃基片上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗ITO玻璃基片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，滴膜：将配制好的10mg/mlHAT5溶液，直接滴在取向ITO玻璃上，直接展开成薄膜。
步骤3，将步骤2制成的具有HAT5薄膜的ITO玻璃，置于控温热台上，升温速率设置为20℃/min，升温至130℃(HAT5的清亮点温度为122℃)，停留10min。
步骤4，以0.5的℃/min速率将HAT5薄膜降温至11 0℃时，停留时间为1h，随后以0.5℃/min的速率降温至30℃，随后自然冷却。
图4实施例2中HAT5薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明HAT5薄膜通过上述热处理在ITO玻璃基板上获得很好的垂面取向。
图5实施例2中HAT5薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在自然光的显微镜图片。与图4比较，可以观察得到HAT5取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
实施例3：HAT5在石英基片上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗石英基片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，旋涂：将配置好的10mg/ml HAT5溶液，以1000rmp的速率旋涂于石英基片之上。
步骤3，将步骤2制成的具有HAT5薄膜的石英基片，置于控温热台上，升温速率设置为20℃/min，升温至135℃(HAT5的清亮点温度为122℃)，停留1min。
步骤4，以0.5的℃/min速率将HAT5薄膜降温至115℃时，停留时间为1h，随后以0.5℃/min的速率降温至30℃，随后自然冷却。
图6实施例3中HAT5薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至70℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明HAT5样品通过上述热处理可以在石英基板上获得很好的垂面取向。
图7实施例3中HAT5薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至70℃时，在自然光下的显微镜图片。与图6比较，可以观察得到HAT5取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
实施例4：TPE在载玻片上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗载玻片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，旋涂：将配置好的10mg/mlTPE溶液，以1000rmp的速率旋涂于载玻片之上。
步骤3，将步骤2制成的具有TPE薄膜的载玻片，置于控温热台上，升温速率设置为10℃/min，升温至168℃(TPE的清亮点温度为164℃)，停留时间为1h。
步骤4，以0.5℃/min的速率将TPE薄膜降温至150℃时，停留时间为1h。
步骤5，以0.2℃/min的速率降温至130℃，停留时间为2h。
步骤6，以0.5℃/min的速率降温至30℃，随后自然冷却。
通过上述热处理，TPE薄膜在其液晶柱状相区间内，在单一的载玻片表面上可获得理想的垂面取向。特别的是，TPE的取向结构能够完好的保留到室温。
图8实施例4中TPE薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至130℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE薄膜通过上述热处理可以在玻璃基板上获得很好的垂面取向。
图9实施例4中TPE薄膜在载玻片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至130℃时，在自然光下的显微镜图片。与图8比较，可以观察得到TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
图10实施例4中垂直入射TPE在载玻片上取向薄膜的二维XRD射线衍射图案。从二维广角X射线衍射图中，可以看到六个、具有明显对称性的亮斑，每个亮点之间的角度为60°。说明TPE分子堆叠形成的柱状体垂直于基片，并且以六方对称的形式排列。
图11实施例4中TPE薄膜在玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至34℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE薄膜通过上述热处理可以在玻璃基板上获得很好的垂面取向，并可以保持到接近室温的温度。
图12实施例4中TPE薄膜在玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至34℃时，在自然光下的显微镜图片。与图11比较，可以观察得到在接近室温的温度区间上TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
实施例5：TPE在ITO玻璃衬底上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗ITO玻璃基片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，滴膜：将配制好的10mg/ml TPE溶液，直接滴在取向ITO玻璃基片上，直接展开成薄膜。
步骤3，将步骤2制成的具有TPE薄膜的ITO玻璃，置于控温热台上，升温速率设置为10℃/min，升温至170℃(TPE的清亮点温度为164℃)，停留5min。
步骤4，以0.5℃/min的速率将TPE薄膜降温至160℃时，停留时间为2h。
步骤5，以0.5℃/min的速率降温至130℃，停留时间为2h。
步骤6，以10℃/min的速率降温至30℃。
图13实施例5中TPE薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至110℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE薄膜通过上述热处理在ITO玻璃基板上获得很好的垂面取向。
图14实施例5中TPE薄膜在ITO玻璃基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至110℃时在自然光下的显微镜图片。与图13比较，可以观察得到TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
图15实施例5中TPE薄膜在ITO玻璃基片上以10℃/min的速率缓慢降温至35℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE样品通过上述热处理在ITO玻璃基板上获得很好的垂面取向，并可以保持到接近室温的温度。
图16实施例5中TPE薄膜在ITO玻璃基片上以10℃/min的速率缓慢降温至35℃时，在自然光下的显微镜图片。与图15比较，可以观察得到在接近室温的温度区间上TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
实施例6：TPE在石英基片上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗石英基片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，熔融：将TPE粉末至于石英基片之上，在加热石英基片的过程中，样品融化展开成薄膜。
步骤3，将步骤2制成的具有TPE薄膜的石英基片，置于控温热台上，升温速率设置为10℃/min，升温至175℃(TPE的清亮点温度为164℃)，停留2min。
步骤4，以0.5℃/min的速率将TPE薄膜降温至150℃时，停留时间为1h，随后以0.5℃/min的速率降温至30℃。
图17实施例6中TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE薄膜通过上述热处理在石英基板上获得很好的垂面取向。
图18实施例6中TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至80℃时，在自然光下的显微镜图片。与图17比较，可以观察得到TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
图19实施例6中TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至30℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE薄膜通过上述热处理在石英基板上获得很好的垂面取向，并可以保持到接近室温的温度。
图20实施例6中TPE薄膜在石英基片上以0.5℃/min的速率缓慢降温至30℃时，在自然光下的显微镜图片。与图19比较，可以观察得到在接近室温的温度区间上TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
实施例7：TPE在玻璃基片上垂面取向
步骤1，依次使用丙酮、去离子水、丙酮超声10～20分钟，清洗玻璃基片，随后使用氮气或压缩空气吹干。
步骤2，将TPE粉末至于玻璃基片之上，在加热玻璃基片的过程中，TPE粉末融化展开成薄膜。
步骤3，将步骤2制成的具有TPE薄膜的玻璃基片，置于控温热台上，升温速率设置为20℃/min，升温至170℃(TPE的清亮点温度为164℃)，停留5min。
步骤4，以100℃/min的速率将TPE薄膜降温至163℃时，停留时间为1h，随后以0.5℃/min的速率降温至162℃，停留时间为1h。最后，以5℃/min的速率降温至40℃。
通过上述热处理，TPE样品薄膜在其液晶柱状相区间内，在单一的玻璃基片表面上可获得理想的垂面取向。特别的是，TPE的取向结构能够完好的保留到室温。
图21实施例7中TPE薄膜在玻璃基片上以5℃/min的速率缓慢降温至40℃时，在正交偏光条件下形成的织构。在图中观察到的暗场，正是由于形成的柱状体的中心轴垂直于基片引起的，这说明TPE薄膜通过上述热处理在玻璃基板上获得很好的垂面取向，并可以保持到接近室温的温度。
图22实施例7中TPE薄膜在玻璃基片上以5℃/min的速率缓慢降温至40℃时，在自然光下的显微镜图片。与图21比较，可以观察得到在接近室温的温度区间上TPE取向薄膜中分子聚集形成的织构的形貌。
上述所有实施例所使用的控温热台型号为Linkam THMSE 600型；本发明的取向方法适用于一般使用的厚度的薄膜；使用的材料均六戊烷氧基苯并菲(HAT5)和三戊烷氧基三乙酯基苯并菲(TPE)的分子结构式：
本发明中所有实施例制备的取向薄膜，在进行所设置的热处理后，自然冷却至室温保存。
其他六烷氧基苯并菲衍生物与烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物在基片上制备的薄膜，经上述方法处理均能获得理想的垂面取向。
本发明中垂面取向结构的表征依靠偏光显微镜(偏光显微镜型号为LeicaDMRX)并结合垂直入射二维X射线衍射(德国Bruker公司D8 Discover面探X射线衍射仪)。
偏光显微镜表征原理：当偏振光通过各项同性的液体时，其偏振态并不改变；因此当在十字正交偏光的条件下观察液态样品时，视场中通常为暗场。本发明中在观察时，苯并菲衍生物分子正处于其液晶相，因而此时视场中如能观察到暗场并不是由于观察样品的各项同性引起的。当偏振光沿样品的光轴通过样品时，其偏振态并不发生变化。当通过与入射光偏正方向正交的检偏器来观察出射光的时候，视场中也可呈现暗场，通常称之为假各向同性。通过热处理的手段，苯并菲衍生物分子获得了很好的组装排列；苯并菲衍生物分子先相互堆叠成所谓的柱状体，而这些柱状体再以各种方式排列成有序结构。假设柱状体中心轴的方向可以看作其光轴方向，当柱状体垂直于基片排列的时候，并且观察样品所用的偏正光也垂直于基片入射，此时可以认为偏振光沿着样品的光轴传播。因此入射的偏振光在传播的过程中并不改变其偏振态；当用与入射光偏振方向十字正交的检偏器来检测出射光的时候，在视场中只能观察到暗场，这预示着样品通过热处理在取向基板上获得很好的垂面取向。
垂直入射二维X射线衍射表征原理：本发明中通过二维广角X射线衍射实验(2DWAXS)，进一步鉴定苯并菲衍生物分子薄膜内分子的取向结构。将探测的X射线光束沿着柱状体的轴方向入射，可检验薄膜内部的柱状体的是否为垂面取向，并且取向结构是否具有六方对称性。通过偏光显微镜观察，在柱状相区间苯并菲衍生物可以在玻璃表面上获得理想的垂面取向，取向时柱状体的轴方向正好垂直于基片；因此探测时将X射线光束垂直于涂敷有苯并菲衍生物的玻璃基片入射。如果从二维广角X射线衍射图中，可以看到六个、具有明显对称性的亮斑，每个亮点之间的角度为60°，就可以说明苯并菲衍生物分子堆叠形成的柱状体垂直于基片，并且以六方对称的形式排列。
Claims (9)
1.一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤：
步骤1，将涂敷有苯并菲衍生物薄膜的取向基片置于控温热台之上，升温至苯并菲分子清亮点温度以上0.1～20℃的范围时，停留1min～1h。
步骤2，以0.1～130℃/min的速率降温，降温至苯并菲分子清亮点温度以下0.1～20℃时，停留1min～100h，随后继续降温。
步骤3，步骤2中所述的随后的降温过程是，在清亮点温度以下20℃到结晶温度的区间内，从高到低依次选择1～5个温度值，并分别设置停留时间1min～10h，整个降温过程为阶梯式降温。
2.根据权利要求1所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，所使用的苯并菲衍生物是六烷氧基苯并菲衍生物与烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物。
3.根据权利要求2所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，所使用的六烷氧基苯并菲衍生物是具有六条具有相同长度烷氧基侧链的六烷氧基苯并菲衍生物。
4.根据权利要求2所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，所使用的六烷氧基苯并菲衍生物是具有不同长度的烷氧基侧链的、分子结构为非对称结构的六烷氧基苯并菲衍生物。
5.根据权利要求2所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，所使用的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物是具有多条相同长度的烷氧基侧链，或者多条不同长度的烷氧基侧链的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物。
6.根据权利要求2所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，所使用的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物是具有多条相同长度的酯基侧链，或者多条不同长度的酯基侧链的烷氧基酯基混合侧链苯并菲衍生物。
7.根据权利要求1所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，苯并菲衍生物分子是中间具有苯并菲结构内核、外围具有2～6条侧链的苯并菲衍生物。
8.根据权利要求1所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，使用的取向基片为：玻璃、载玻片、ITO玻璃、石英、石英玻璃、硅片、金属薄膜或有机薄膜涂敷基片。
9.根据权利要求1所述的一种苯并菲衍生物分子取向的控制方法，其特征在于，苯并菲衍生物取向层制备在基片表面上且保留上表面为自由表面，或制备在两基片之间。
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