CN108681108A - 一种基于变旋性分子材料的光开关器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于分子光开关领域，提供一种基于变旋性分子材料的光开关器件，通过旋光性改变来实现光开关，并提供具体制备方法。其结构为在两个偏振片之间设置光开关层，将变旋性分子材料置于光开关层内，光开关层为树脂材料制成的透镜、膜片或一定长度的光导纤维，或为复合膜所用的胶层。在制备时将变旋性分子材料溶于胶层或膜层中，获得不受波长或颜色限制、反应灵敏、信号再现性强的光开关器件，在高端防伪领域具有较大的应用价值。

Description

一种基于变旋性分子材料的光开关器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及分子光开关领域，特别是涉及一种基于变旋性分子材料的光开关器件。
背景技术
光开关器件是一种利用光或电场作为控制信号源，通过光、电或磁等性能的改变，实现信号源的记录或控制的装置，可以用于光、电或磁等数字信息或模拟信息的记忆，也可以用于制造特殊的防伪标记、滤光贴膜、光控通导的特种光纤制品。
以上所述的光开关器件，均基于一种光/电响应性的分子光开关材料，由光或电场效应引起分子的异构化反应，产生吸收光谱的变化或电性能的变化。例如，在一种可擦写性光盘中，就是利用一类叫做二芳杂乙烯的光致变色物质，在紫外激光的照射下，产生变色的光斑来记录光的照射信息，再利用可见弱光照射读出光斑信息，实现光信号的还原。通过可见光的强照射，也可以完全擦除记录光斑，实现记录介质的多次反复使用。然而，这种方式不可避免的会产生对原始信息的消弱和破坏，不能实现完全无损的读出。
再如，一种利用光致变色材料制造的可感知环境自然光光照强度的自动调光贴膜，在室外强的自然光照环境下，从无色的膜变为有色的膜。由于受到材料本身分子吸收光谱的限制，为获得令人满意的颜色，通常需要两种以上的变色材料进行复配。尽管如此，复配出的颜色并不完全令人满意。另外由于不同材料的变色速度有差别，在显色和褪色过程中会出现颜色的偏离。
光致变色分子开关材料已经在防伪产品得到应用，成为高端产品的真品识别的重要手段之一，但是由于这种手段的特异性和差异性不突出，防伪特性单一，容易被仿制，从而在一定程度上失去防伪的独特性要素。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提供一种通过旋光性改变来实现的分子光开关，能够制造出不受波长或颜色限制的光开关器件。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为
一种基于变旋性分子材料的分子光开关器件，其将变旋性分子材料置于两个偏振片之间单独的光开关层内，光开关层可以是树脂材料制成的透镜，也可以是膜片或是一定长度光导纤维。
高分子树脂材料为光学级的PET或PA或PMMA或PC或TAC中的一种；甚至可以是复合膜所用的胶层，所述胶层为安装胶粘剂的PSA胶，其由耐候性良好且高透明的丙烯酸酯胶粘剂组成，并在胶中均匀混合UV吸收剂，选择吸收非敏化的波长的紫外光。
根据光的偏振原理，两个偏振片的偏振角度，则依分子材料的添加量、厚度和信号分辨率等因素进行调节，还可以预设成常通和常断两种模式，而且在每一种模式下又可以平行控制和垂直控制两种模式。
在常通模式下，两个偏振片偏振方向依据未刺激状态下旋光度，设置呈透明状态，光信号可以通过开关层，到达光信号检测器。如果将图案置于装置的另一侧，则可以看到图案。由于控制信号(也可以是环境自然光)的介入，引起入射偏振光偏振方向的改变，光信号可以被消弱或阻断，器件由透明状态转变为半透明或不透明状态。这种改变可以以光斑的形式被记录，从而被用作存储光数字信息。也可以表现为视场的变化，置于装置另一侧的图像信息则被掩蔽，而被用作防伪标识，或者引起透光量的减低，起到自适应的光防护的作用。
在常断模式下，两个偏振片偏振方向依据未刺激状态下的旋光度，设置暗场状态，此时置于另一侧的图案被掩蔽。控制信号(也可以是环境自然光)的介入，则转变成透明或半透明的视场，置于另一侧的图案信息被显现，或者形成一个明亮的光斑，以此记录光数字信息。控制光可以与信息光信号(也可以是被环境自然光)垂直，也可以平行，这将取决于具体的应用场合。
本发明中使用的变旋性分子材料，具有如下的结构：
在上式所示化合物中，R为包括甲基，乙基等直链或带有支链的多碳烷基，也可以是苯基、取代苯基、苄基以及苯环上带有取代基的苄基等。
该化合物可以通过下述反应式制得：
在发明人的另一篇专利中有详细阐述。
本发明具有的优点和积极效果是：通过制备基于变旋性分子材料的光开关器件，获得不受波长或颜色限制、反应灵敏、信号再现性强的光开关器件，在高端防伪领域具有较大的应用价值
附图说明
图1是本发明实施例1的变化示意图，图中，由左向右，依次为光照0s，10s，40s，60s的变化。
图2是本发明实施例2的变化示意图，图中，由左向右，依次为光照0s，10s，40s，60s的变化。
图3是本发明实施例2的变化示意图，图中，由左向右，依次为光照0s，30s，60s的变化。
具体实施方式
实施例1：
在圆底烧瓶中，将0.2克变旋性化合物，加入到20克溶剂型压敏胶中，在60度水浴中加热溶解均匀备用。取40cm*40cm偏振薄膜片一张，标记好偏振方向，将配好的溶剂型压敏胶液体4克，倒在偏振片上均匀流平后，晾干直至没有明显的溶剂气味。将另一片偏振片膜，与涂胶的偏振膜片偏转45度角贴合在一起，从一边开始滚压出可能的气泡，将其放在平板液压机上，施加一定的压力，将胶层厚度达到0.2毫米时，静压5分钟，即可得到本专利所述的基于变旋性分子材料的光开关器件。
实施例2：
在圆底烧瓶中，将0.2克变旋性化合物，加入到20克溶剂型压敏胶中，在60度水浴中加热溶解均匀备用。取40cm*40cm偏振薄膜片一张，标记好偏振方向，将配好的溶剂型压敏胶液体4克，倒在偏振片上均匀流平后，晾干直至没有明显的溶剂气味。取同样尺寸的普通聚酯膜片，与涂胶的偏振片贴合在一起，从一边开始滚压出可能的气泡，将其放在平板液压机上，施加一定的压力，将胶层厚度达到0.2毫米时，静压一个小时。即可得到本专利所述一种基于变旋性分子材料的光开关器件。
将一个带有标记的图案，如附图中写有A、B、C字母的卡片，置于由实施例1所得的器件后面，可以透过器件看到图案，在受到紫外光的照射后，由于功能层里光敏结构的变化，导致偏振光偏振方向的变化，由图片表面反射的光，随着光照时间的加长，透明度变小，直至完全的暗场出现，掩蔽了底部图案。
将实施例2所制的器件其与普通偏振片叠放，通过随意调节偏振片的初始角度，图案的变化状态可以从不透明(图2，常暗模式)为起始状态，也可以从透明(图3，常开模式)为起始状态，即可构成常明和常暗的感光膜。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种基于变旋性分子材料的分子光开关器件，其特许在于：在两个偏振片之间设置光开关层，将变旋性分子材料置于光开关层内，光开关层为树脂材料制成的透镜、膜片或一定长度的光导纤维，或为复合膜所用的胶层。
2.根据权利要求1所述的一种基于变旋性分子材料的分子光开关器件，其特征在于：所述光开关层为光学级的PET或PA或PMMA或PC或TAC中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于变旋性分子材料的分子光开关器件，其特征在于：所述胶层为丙烯酸酯胶粘剂，并在胶中均匀混合UV吸收剂。
4.权利要求1-3任一项所述的一种基于变旋性分子材料的分子光开关器件的制备方法，其特征在于：将变旋性分子材料，按照质量体积比1：100的比例，加入到溶剂型压敏胶中，在60-70度水浴中加热溶解均匀备用。取一定尺寸偏振薄膜片一张，标记好偏振方向，将配好的溶剂型压敏胶液体适量，倒在偏振片上均匀流平后，晾干直至没有明显的溶剂气味；将另一片偏振片膜，与涂胶的偏振膜片偏转45度角贴合在一起，从一边开始滚压出可能的气泡，将其放在平板液压机上，施加一定的压力，当胶层厚度达到0.2毫米时，静压5分钟，即得。
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