CN115161035A - 一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能材料技术领域，更具体地，涉及一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用。该光响应胆甾相液晶凝胶包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子氰基二苯乙烯类衍生物；所述凝胶因子通过自组装形成三维网络，向列相液晶和手性剂均匀分散在空间网络中。该液晶凝胶在特定波长光辐照下能够发生可逆的凝胶‑溶胶相转变，凝胶发光强度及颜色发生改变。本发明提供的胆甾相液晶凝胶材料，制备方法简单，稳定性好，可储存双色图案，在信息存储、发光显示和高端防伪等领域应用广阔。

Description

一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，更具体地，涉及一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用。
背景技术
胆甾相液晶是一类具有周期性螺旋超结构的光子晶体。根据Bragg方程可知，此类材料能选择性地反射某些波长的光，从而在日光下呈现不同颜色。在向列相液晶中加入手性分子是制备胆甾相液晶的常用方法。通过改变手性掺杂剂的含量或者掺杂光学异构体，可改变液晶的反射波长。液晶的本征流动性是赋予液晶对外场快速响应的特色之一，但该属性限制了液晶器件的进一步发展。
在保持胆甾相液晶快速外场响应能力的同时，提高其力学支撑能力，将之构建成物理凝胶是一种有效手段，有望拓展其在显示、光学和防伪等领域的应用。单纯使用胆甾相液晶凝胶的结构色用于防伪技术时，仍容易被破解并加以伪造。
为了实现胆甾相液晶凝胶的光响应性，一般采用的光响应基团为偶氮苯。利用偶氮苯在光照射下能够发生顺反异构的特点来达到光调控凝胶-溶胶相转变【Adv Mater,2003,15,1335】或反射颜色的目的【Soft Matter,2021,17,3216】。然而，含偶氮苯基元的液晶凝胶材料在发光、稳定性等方面仍然存在一些问题。比如偶氮苯本身不能发荧光，应用于防伪技术领域仅能够单纯利用其结构色的变化来存储信息，仍容易被破解并加以伪造；另外，上面两篇文献中均将手性分子和光响应基团偶氮苯偶联结合在一起，光照条件下偶氮苯从反式变为顺式后，由于偶氮苯分子本身的热弛豫效应，使得其容易在很短时间内从顺式自发恢复到反式，存储信息易丢失，采用偶氮苯调控凝胶材料的结构色，其稳定性欠佳，不利于防伪技术领域的应用。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法和应用，充分结合液晶凝胶材料的特点和需求，在胆甾相液晶体系中引入氰基二苯乙烯类衍生物作为光响应发光凝胶因子，获得了一种兼具结构色和荧光色的液晶凝胶材料，在实现材料良好力学性能的同时，赋予材料光响应特性，应用于防伪技术领域，能够显著增加所含信息的复杂程度，提高防伪效果，解决了现有技术单纯使用胆甾相液晶凝胶的结构色用于防伪技术时，仍容易被破解并加以伪造，以及现有技术采用偶氮苯作为凝胶材料光响应结构色转变时间太短等，导致防伪效果欠佳的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种光响应胆甾相液晶凝胶，包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子；所述光响应发光凝胶因子为氰基二苯乙烯类衍生物；所述手性剂诱导所述向列相液晶形成胆甾相液晶，所述光响应发光凝胶因子通过π-π相互作用自组装形成三维网络；所述向列相液晶和所述手性剂分散在所述凝胶因子所形成的三维网络中；该液晶凝胶在可见光下显示结构色，在紫外光辐照下能够发生可逆的凝胶-溶胶相转变，且其荧光发光强度及颜色在所述凝胶-溶胶相转变过程中发生改变。
优选地，所述氰基二苯乙烯类衍生物的结构式为：
Figure BDA0003739955160000021
其中R1为H原子、苯环或吡啶环；R2和R3中至少有一个为氰基，另一个为氢原子或氰基；R4为C2-C16的烷基或C2-C16的烷氧基。
优选地，所述向列相液晶为5CB、E7、SLC1717、SLC9023中的一种或多种；
所述手性剂为(S)-4'-(2-甲基丁基)-4-联苯腈、4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-S-2-辛酯、4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-R-2-辛醇酯、(S)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯和(R)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯中的一种或多种。
优选地，所述光响应发光凝胶因子的质量为所述向列相液晶质量的3％-10％；所述手性剂的质量为所述向列相液晶质量的4％-20％。
优选地，所述紫外光其波长为365nm或254nm，所述紫外光的光强为10-300毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为10-400分钟。
优选地，所述液晶凝胶的储能模量为102Pa-106Pa。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的光响应胆甾相液晶凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子充混合分散，使所述手性剂和所述凝胶因子分散在所述向列相液晶中得到混合物，所述凝胶因子占所述向列相液晶的3wt％-10wt％，所述手性剂占所述向列相液晶的4wt％-20wt％；
S2：将步骤S1所述混合物加热，直至形成透明的溶液，然后将所述溶液冷却至室温得到光响应胆甾相液晶凝胶。
优选地，步骤S1将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子通过超声波辅助混合分散。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的光响应胆甾相液晶凝胶的应用，用于信息存储、发光显示或高端防伪领域。
优选地，将所述光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器；将所述液晶显示器置于紫外光下辐照，通过发光强度和颜色的改变存储发光图像；所述紫外光的波长200-400nm，所述辐照强度为5-100毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为1-40分钟。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的光响应胆甾相液晶凝胶，选用的凝胶因子通过π-π相互作用可以自组装形成三维网络，手性剂和向列相液晶均匀分散在凝胶网络中，手性剂诱导向列相液晶形成胆甾相液晶。在保证液晶凝胶有较高力学性能的同时，不会对胆甾相液晶的结构色产生显著影响。且本发明凝胶因子为光响应荧光发光凝胶因子，手性分子和光响应基团各自独立，通过改变手性剂的浓度获得的结构色更稳定，光响应基团的异构变化不会影响光响应凝胶因子的结构色，本发明胆甾相液晶的结构色和荧光发光均稳定可控。
(2)本发明提供的光响应胆甾相液晶凝胶，由于选用的凝胶因子含有光响应荧光生色团，形成的液晶凝胶具有荧光，可以通过光照调控荧光。
(3)本发明提供的光响应胆甾相液晶凝胶，选用的凝胶因子含有光响应的氰基二苯乙烯衍生物，形成的液晶凝胶具有光、热双重刺激响应。
(4)本发明提供的光响应胆甾相液晶凝胶，手性剂用量少，结构色鲜艳，凝胶因子用量少，稳定性好，制备方法简单，成型条件温和，实用性强。
(5)本发明提供的光响应胆甾相液晶凝胶，其采用的光响应发光凝胶因子为特定结构的氰基二苯乙烯衍生物，兼具光响应基团、荧光和凝胶成形能力，在液晶凝胶中引入荧光生色团，可赋予其荧光色。本发明可以制备具有结构色和荧光的双色存储装置；结构色是一种日光下的颜色信息，荧光是紫外灯下的颜色信息，本发明光响应胆甾相液晶凝胶材料可以把两种颜色信息结合到一起，通过发光强度和颜色的改变存储发光图像，使用多重防伪加密的手段能够显著增加所含信息的复杂程度，提高信息伪造的难度。不仅可以应用于防伪领域，还可应用于信息存储、发光显示等技术领域。
附图说明
图1是本发明光响应胆甾相液晶凝胶材料的可逆凝胶-溶胶相转变示意图。
图2是本发明实施例7中光响应胆甾相液晶凝胶材料的流变频率扫描曲线。
图3是本发明实施例7中光响应胆甾相液晶凝胶材料的结构色所对应的波长。
图4内容(a)是实施例7制备得到的光响应胆甾相液晶凝胶在日光下显现结构色和在紫外灯下显现荧光的示意图。内容(b)是该光响应胆甾相液晶凝胶的可逆写入与擦除荧光图案过程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种光响应胆甾相液晶凝胶，包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子；所述光响应发光凝胶因子为氰基二苯乙烯类衍生物；所述手性剂诱导所述向列相液晶形成胆甾相液晶，所述光响应发光凝胶因子通过π-π相互作用自组装形成三维网络；该液晶凝胶在特定波长的光辐照下能够发生可逆的凝胶-溶胶相转变，且其发光强度及颜色在所述凝胶-溶胶相转变过程中发生改变。
实验过程中发现，氰基二苯乙烯类衍生物结构中取代基的选择对制备得到的胆甾相液晶凝胶的凝胶形成能力、光响应能力以及荧光颜色变化都有不同程度的影响，较佳实施例中，所述氰基二苯乙烯类衍生物的结构式为：
Figure BDA0003739955160000051
其中R1为H原子、苯环或吡啶环，R2和R3中至少有一个为氰基，另一个为氢原子或氰基，R4为C2-C16的烷基或C2-C16的烷氧基，R4更佳为C2-C14的烷基或C2-C14的烷氧基。
一些实施例中，所述向列相液晶为5CB、E7、SLC1717、SLC9023中的一种或多种；所述手性剂为(S)-4'-(2-甲基丁基)-4-联苯腈、4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-S-2-辛酯、4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-R-2-辛醇酯、(S)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯、(R)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯中的一种或多种。
一些实施例中，所述光响应发光凝胶因子的质量为所述向列相液晶质量的3％-10％；所述手性剂的质量为所述向列相液晶质量的4％-20％。
液晶凝胶在特定波长的光辐照下能够发生可逆的凝胶-溶胶相转变，且其发光强度及颜色在所述凝胶-溶胶相转变过程中发生改变，所述特定波长的光为365nm或254nm波长的光，所述光的光强为10-300毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为10-400分钟。本发明所述液晶凝胶的储能模量为102Pa-106Pa，具有良好的自支撑能力。
本发明所述的光响应胆甾相液晶凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子充分混合分散，使所述手性剂和所述凝胶因子均匀分散在所述向列相液晶中得到混合物，所述凝胶因子占所述向列相液晶的3wt％-10wt％，所述手性剂占所述向列相液晶的4wt％-20wt％；
S2：将步骤S1所述混合物加热，直至形成透明的溶液，然后将所述溶液冷却至室温，向列相液晶和手性剂均匀分散在凝胶因子所形成的三维网络中，得到具有光响应特性胆甾相液晶凝胶。
一些实施例中，步骤S1将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子通过超声波辅助混合分散，超声功率为100-300瓦。
本发明提供了所述的光响应胆甾相液晶凝胶的应用，可用于用于信息存储、发光显示或高端防伪领域。作为其中的一种示例，本发明光响应胆甾相液晶凝胶可用于制备液晶显示器。将所述光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器；将所述液晶显示器置于紫外光下辐照，可通过发光强度和颜色的改变存储发光图像，应用于防伪；所述紫外光的波长为200-400nm，所述辐照强度为5-100毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为1-40分钟。
本发明选用光响应发光分子作为凝胶因子，由于π-π相互作用可以自组装形成三维网络进而形成发光凝胶，提供了良好的自支撑能力和热可逆能力；将手性剂和向列相液晶作为基底，手性剂诱导向列相液晶形成胆甾相液晶，具有结构色；在特定波长光的辐照下，光响应凝胶因子发生异构化，凝胶发生可逆的相转变，同时发光强度改变。
本发明提供的光响应胆甾相液晶凝胶，制备方法简单，成型条件温和，实用性强，在信息存储，双色防伪，发光显示等领域应用广阔。
为了更好理解本发明地光响应胆甾相液晶凝胶材料和制备方法，提供以下具体实施例。
实施例1
(1)将6wt％(S)-4'-(2-甲基丁基)-4-联苯腈、6wt％(Z)-2-([1,1':4',1”-三苯基]-4-基)-3-(4-丁基苯基)丙烯腈、向列相液晶5CB通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例2
(1)将8wt％(S)-4'-(2-甲基丁基)-4-联苯腈、8wt％(Z)-2-([1,1':4',1”-三苯基]-4-基)-3-(4-丁基苯基)丙烯腈、向列相液晶5CB通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例3
(1)将6wt％4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-S-2-辛醇酯、6wt％(Z)-2-(4-辛基苯基)-3-(4'-(吡啶-4-基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈、向列相液晶E7通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例4
(1)将6wt％4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-R-2-辛醇酯、8wt％(Z)-2-(4-十二烷基苯基)-3-(4'-(吡啶-4-基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈、向列相液晶SLC1717通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例5
(1)将6wt％(S)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯、6wt％(Z)-3-([1,1':4',1”-三苯基]-4-基-2-(4-丁氧基苯基)丙烯腈、向列相液晶SLC9023通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例6
(1)将6wt％(R)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯、8wt％(Z)-3-([1,1':4',1”-三苯基]-4-基)-2-(4-辛氧基)苯基)丙烯腈、向列相液晶5CB通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例7
(1)将6wt％(S)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯、8wt％(Z)-3-(4-(十二烷氧基)苯基)-2-(4'-(吡啶-4-基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈、向列相液晶E7通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
实施例8
(1)将6wt％手性剂(R)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯、8wt％(Z)-3-(4-十二烷基苯基)-2-(4'-(吡啶-4-基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈、向列相液晶5CB通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀的溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应胆甾相液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。
(3)将光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器。将液晶显示器置于365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外光下辐照10分钟，可通过改变发光强度改变存储发光图像。
对比例1
(1)将6wt％(Z)-3-([1,1':4',1”-三苯基]-4-基-2-(4-丁氧基苯基)丙烯腈、向列相液晶5CB通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀地溶液状态，并自然冷却至室温，得到光响应液晶凝胶。
(2)在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变，荧光强度降低；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶，且荧光强度恢复。由于未添加手性剂，制备的液晶凝胶不具有结构色。
对比例2
将6wt％(S)-4'-(2-甲基丁基)-4-联苯腈、向列相液晶5CB通过超声使其混合均匀，加热至透明均匀地溶液状态，并自然冷却至室温，得到胆甾相液晶。由于未添加发光凝胶因子，制备的胆甾相液晶不具有力学强度和荧光。
对比例3
将6wt％(S)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯、8wt％(Z)-3-(4-(二十烷氧基)苯基)-2-(4'-(吡啶-4-基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈、向列相液晶E7通过超声使其混合均匀，加热后发现形成不了透明均匀的溶液，自然冷却至室温后仍有固体沉淀在下部。可能是光响应发光分子的烷基链过长，影响了在液晶中的溶解性，导致不能形成凝胶。
图1为本发明实施例1～8中制备得到的光响应胆甾相液晶凝胶材料的可逆凝胶-溶胶相转变示意图；液晶凝胶材料具有可逆的热响应性，在加热和冷却条件下具有可逆凝胶-溶胶相转变行为；液晶凝胶材料具有可逆的光响应性，在365nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，发生凝胶-溶胶相转变；再用254nm、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照100分钟之后，重新由溶胶变为凝胶。
图2为本发明实施例7中制备得到的光响应胆甾相液晶凝胶的流变频率扫描曲线；从图中可以看出，液晶凝胶材料的储能模量高于104Pa，具有良好的自支撑能力。
图3为本发明实施例7中制备得到的光响应胆甾相液晶凝胶的透射光谱；从图中可以看出，液晶凝胶材料反射光颜色对应的波长为680nm。
图4内容(a)是实施例7制备得到的光响应胆甾相液晶凝胶在日光下显现结构色和在紫外灯下显现荧光的示意图。液晶凝胶具有良好的光响应性，在紫外光照下，光响应凝胶因子发生异构化，荧光的强度发生改变，可以制作荧光图案。内容(b)是该光响应胆甾相液晶凝胶的可逆写入与擦除荧光图案过程。光响应凝胶因子发生异构化后，可以通过加热使其回复到初始状态，这一过程体现了液晶凝胶具有良好的光、热双重刺激响应。这类荧光图案在特定紫外光下可以观察，在防伪领域具有较强应用潜力。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，包括向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子；所述光响应发光凝胶因子为氰基二苯乙烯类衍生物；所述手性剂诱导所述向列相液晶形成胆甾相液晶，所述光响应发光凝胶因子通过π-π相互作用自组装形成三维网络；所述向列相液晶和所述手性剂分散在所述凝胶因子所形成的三维网络中；
该液晶凝胶在可见光下显示结构色，在紫外光辐照下能够发生可逆的凝胶-溶胶相转变，且其荧光发光强度及颜色在所述凝胶-溶胶相转变过程中发生改变。
2.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述氰基二苯乙烯类衍生物的结构式为：
Figure FDA0003739955150000011
其中R1为H原子、苯环或吡啶环；R2和R3中至少有一个为氰基，另一个为氢原子或氰基；R4为C2-C16的烷基或C2-C16的烷氧基。
3.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述向列相液晶为5CB、E7、SLC1717、SLC9023中的一种或多种；
所述手性剂为(S)-4'-(2-甲基丁基)-4-联苯腈、4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-S-2-辛酯、4-(4'-己氧基苯甲酰氧基)苯甲酸-R-2-辛醇酯、(S)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯和(R)-1-苯基乙烷-1,2-二基双(4-((trans-4-戊基环己)苯甲酸酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述光响应发光凝胶因子的质量为所述向列相液晶质量的3％-10％；所述手性剂的质量为所述向列相液晶质量的4％-20％。
5.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述紫外光其波长为365nm或254nm，所述紫外光的光强为10-300毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为10-400分钟。
6.如权利要求1所述的光响应胆甾相液晶凝胶，其特征在于，所述液晶凝胶的储能模量为102Pa-106Pa。
7.如权利要求1至6任一项所述的光响应胆甾相液晶凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子充混合分散，使所述手性剂和所述凝胶因子分散在所述向列相液晶中得到混合物，所述凝胶因子占所述向列相液晶的3wt％-10wt％，所述手性剂占所述向列相液晶的4wt％-20wt％；
S2：将步骤S1所述混合物加热，直至形成透明的溶液，然后将所述溶液冷却至室温得到光响应胆甾相液晶凝胶。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1将向列相液晶、手性剂和光响应发光凝胶因子通过超声波辅助混合分散。
9.如权利要求1至6任一项所述的光响应胆甾相液晶凝胶的应用，其特征在于，用于信息存储、发光显示或高端防伪领域。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，将所述光响应胆甾相液晶凝胶灌入液晶盒中，制得具有结构色和荧光的双色液晶显示器；将所述液晶显示器置于紫外光下辐照，通过发光强度和颜色的改变存储发光图像；所述紫外光的波长200-400nm，所述辐照强度为5-100毫瓦/平方厘米，所述辐照时间为1-40分钟。
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