張藝瑜， 宋春風(fēng)， 郭金寶

(北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100029)

1 引 言

有研究表明，在現(xiàn)代社會中, 大部分地區(qū)將近一半的建筑能耗被用于采暖、冷卻和換氣等用途[1]，而預(yù)計到22世紀(jì)時，用于制冷的能耗將比現(xiàn)在增加40倍左右，這不僅增加了能量的浪費，也同樣加劇了因能量生產(chǎn)而帶來的環(huán)境破壞問題[2]。近年來，智能材料飛速發(fā)展，隨著實際需求的增長以及人們環(huán)保意識的增強，作為智能材料重要分支的調(diào)光膜領(lǐng)域引起了研究人員的廣泛關(guān)注[3-4]。調(diào)光膜即為一類可對紫外光、可見光、近紅外光等多種光波進行動態(tài)調(diào)控的智能材料[5-6]。調(diào)光膜的種類多樣，其中聚合物穩(wěn)定液晶調(diào)光膜以其良好的穩(wěn)定性以及優(yōu)異的光學(xué)性能占據(jù)了重要地位[7-9]。

液晶因其獨特的物化性質(zhì)一直受到研究人員的密切關(guān)注，但單組分的液晶材料有時無法滿足生產(chǎn)生活中的實際需求[10-12]。因此，將聚合物網(wǎng)絡(luò)與液晶相結(jié)合從而得到性能優(yōu)良的液晶-聚合物復(fù)合材料正在成為當(dāng)今液晶領(lǐng)域研究的一個熱點問題[13-15]。根據(jù)復(fù)合體系中聚合物網(wǎng)絡(luò)的含量多少可將其分成兩類，即聚合物含量較高的聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystals, PDLCs)和聚合物含量較低(常低于10%)的聚合物穩(wěn)定液晶(Polymer Stabilized Liquid Crystals, PSLCs)[16-17]。在聚合物分散液晶中，聚合物含量較高，形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)比較密集，因此有較好的力學(xué)性能[18]。其中，液晶以微滴形式存在于聚合物網(wǎng)絡(luò)的空隙中，由于液晶隨機取向，使得PDLCs膜在初始時呈散射態(tài)，當(dāng)施加一定強度的外加電場后，液晶有序化，使得液晶膜變透明[19-22]。而聚合物穩(wěn)定液晶由于所含的聚合物網(wǎng)絡(luò)較少，因此液晶膜對于外場刺激具有很快的響應(yīng)速度以及極好的初始態(tài)透明度而無需像PDLCs那般消耗電能[23]。此外，PSLCs薄膜較低的霧度和較寬的視角使其在顯示、光開關(guān)、相調(diào)節(jié)器等方面具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用潛力[24-28]。

PSLCs調(diào)光膜根據(jù)響應(yīng)方式的不同主要可分為電調(diào)控、溫度調(diào)控以及光調(diào)控等幾類[29-30]。其中，電調(diào)控智能窗的液晶組分可選為向列相液晶[31]、膽甾相液晶[32]或近晶相液晶[33]，3種液晶體系的調(diào)光膜在一定條件下均可實現(xiàn)對透光率的調(diào)控。在聚合物穩(wěn)定向列液晶調(diào)光膜中，液晶分子經(jīng)取向后豎直排列，調(diào)光膜呈透明態(tài)；當(dāng)向液晶膜施加電場后，負(fù)性液晶分子長軸傾向于平行基板排列，因而調(diào)光膜對入射光產(chǎn)生比較強烈的散射作用[34]。而在聚合物穩(wěn)定膽甾相液晶智能調(diào)光膜中，則多半需要使液晶在初始態(tài)平面取向，而后通過不同頻率、不同大小的電場來調(diào)控膽甾相液晶至不同織構(gòu)以改變液晶膜的光學(xué)性能。不少研究也會利用膽甾液晶的波段反射特性，通過控制膽甾相液晶的螺距大小，改變液晶體系的反射波段，從而實現(xiàn)對可見光區(qū)及近紅外光區(qū)入射光的精準(zhǔn)調(diào)控[35-37]。在近來的研究中，調(diào)光膜的溫度調(diào)控或光調(diào)控主要是通過液晶在升溫時發(fā)生的相態(tài)變化以及摻雜一些可異構(gòu)化的溫度響應(yīng)或光響應(yīng)手性分子等途徑來實現(xiàn)，利用液晶在相轉(zhuǎn)變前后光學(xué)性質(zhì)的改變以及溫度響應(yīng)或光響應(yīng)分子在不同結(jié)構(gòu)時的手性差異，達成調(diào)節(jié)液晶分子排布的目的，從而實現(xiàn)液晶膜光學(xué)性能的改變[38]。

本文著重分析了各種外場響應(yīng)型的PSLCs智能調(diào)光膜的制備方法、工作原理及相關(guān)性能，總結(jié)了近些年來國內(nèi)外研究人員在該領(lǐng)域取得的研究進展。最后，對基于PSLCs的智能調(diào)光膜未來的發(fā)展趨勢做了一定的展望。

2 PSLCs調(diào)光膜

2.1 電場響應(yīng)調(diào)光膜

液晶分子的介電各向異性使得自身的空間排列會因外界電場的有無做出改變，并進而影響液晶器件的宏觀透光率。由于電場調(diào)控響應(yīng)速度快，調(diào)控效果穩(wěn)定，因此是當(dāng)下非常普遍的一種PSLCs調(diào)光膜調(diào)控方式[39-40]。

液晶調(diào)光膜的性能與液晶的取向程度息息相關(guān)，良好的液晶取向?qū)τ谝壕д{(diào)光膜的光學(xué)性能有很大的提升。其中聚酰亞胺取向?qū)右蚱淙∠蛐阅芤约胺€(wěn)定性良好而受到了許多研究人員的青睞[41-46]。但由于PI取向?qū)油汕膀?qū)體聚酰胺酸PAA經(jīng)近200 ℃高溫固化而得，使得絕大多數(shù)的柔性基板因難以承受如此高溫而無法應(yīng)用。因此，Zhang[47]等進行了詳細(xì)研究來探討低溫固化對PI取向效果的影響。通過對一系列在不同固化溫度下得到的PI取向?qū)舆M行性能對比，確定了前驅(qū)體聚酰胺酸PAA溶液固化的溫度范圍，并以低溫固化PI作取向?qū)拥腜ET柔性材料作基板，得到了電光性能良好的PSLCs調(diào)光膜。文璞山[48]等合成了3種熱穩(wěn)定性較高的可溶性聚酰亞胺，經(jīng)摩擦后的薄膜具有較好的取向性能，有望應(yīng)用于柔性光學(xué)薄膜。Hu[49]等以PI為取向?qū)?，實現(xiàn)了反式PSLCs器件的制備，如圖1所示。該項研究主要著眼于聚合物網(wǎng)絡(luò)的含量及厚度對液晶調(diào)光膜的光學(xué)性能的影響，成功制得一種關(guān)態(tài)霧度低至3.5%、開態(tài)霧度高達98%的光學(xué)性能優(yōu)良的液晶膜。此外，該方法所制得的液晶膜電光性能及熱穩(wěn)定性均較優(yōu)異，均勻性亦佳，可制得40 cm×50 cm大小的智能窗，有望成為新一代智能窗的藍本。

圖1 (40 cm×50 cm)智能窗在關(guān)(0 V)和開(40 V)狀態(tài)的實物圖[49]Fig.1 Prototype of a (40 cm×50 cm) smart window in the off state (0 V) and on state (40 V)

Meng[50]等則進一步改善了取向?qū)拥闹谱鞴に嚕瑢⒁壕跃酆衔锞W(wǎng)絡(luò)引入到取向?qū)又?，通過熱致相分離的方法得到了一種厚度分布不均勻的取向?qū)?，如圖2(a)所示。研究認(rèn)為，因熱致相分離導(dǎo)致的基板表面不平整的取向?qū)咏Y(jié)構(gòu)不會影響聚酰亞胺垂直取向?qū)拥娜∠蜃饔茫识粫档鸵壕さ某跏纪该鲬B(tài)，且由于基板表面形成的許多不平整的凸起會使得PSLCs膜的內(nèi)部在加電后會形成更多傾角不同的散射微疇，因此所形成的液晶膜的散射態(tài)有明顯提升。此外，研究還針對液晶膜厚度對光電性能的影響進行了探究，得到了該體系液晶膜綜合性能最佳時的參數(shù)。所得液晶膜有望應(yīng)用于智能窗及透明顯示器件等領(lǐng)域中。

圖2 (a)熱處理后所得取向?qū)拥男螒B(tài)；(b)加電時，不均勻取向液晶膜內(nèi)的隨機預(yù)傾角微疇示意圖；(c)100 cm2 PSLCs的開關(guān)態(tài)實物照片(背景植物距離膜20 cm)[50]。Fig.2 (a) Alignment surface morphologies with inhomogeneity treatment; (b) Random pretilt domains schematic at power-on state based on inhomogeneous alignment surface; (c) On- and off- state of a 100 cm2 PSLCs smart window (the background plant was held at a distance of 20 cm).

由于染料的吸收各向異性可以與液晶分子的取向狀態(tài)產(chǎn)生一定的配合，且某些染料對于PSLCs智能窗的電光性能有較明顯提升，因此，由二向色性染料和液晶形成的賓主體系近來也逐漸成為研究熱點[51-53]。所謂二向色性染料，是指沿染料分子長軸指向和短軸指向?qū)ζ穹较蚺c之平行的偏振光具有差異性吸收的染料，因此也可被稱為吸收二向色性染料[54-55]。自20世紀(jì)60年代Heilmeier與Zanoni報道了第一例液晶與二向色性染料混合構(gòu)筑形成的賓主體系以來，該類體系便被人們廣泛進行了制備與研究[56-57]。由于單一的PSLCs體系調(diào)光膜的霧度相對較低，一般只有40%～50%，難以滿足生產(chǎn)生活中的實際需求，嚴(yán)重限制了PSLCs調(diào)光膜的應(yīng)用。因此Sun[58]等提出了一種利用有機染料提高調(diào)光膜對比度的方法，如圖3所示。研究發(fā)現(xiàn)，非二向色性染料更易著色，使得PSLCs膜的開、關(guān)兩態(tài)的顏色濃重，從而不利于提高PSLCs的開關(guān)態(tài)對比度；二向色性染料而由于自身的吸光各向異性使得樣品在關(guān)斷狀態(tài)只顯示出輕微的顏色，在開啟狀態(tài)顯示出較為濃重的顏色，從而在一定程度上增強了開關(guān)兩種狀態(tài)下的對比度。因此，他們制備了兩種染料混合的PSLCs調(diào)光膜。研究結(jié)果表明，由于減色效應(yīng)，PSLCs調(diào)光膜在關(guān)斷狀態(tài)時近乎無色，而加電后則顯示出濃厚的顏色，大幅增加了液晶膜的開關(guān)對比度，同時也為從美學(xué)角度出發(fā)，通過摻入混合染料制作彩色PSLCs智能窗提供了一種可行的方法。

圖3 (a)PSLCs膜摻雜混合染料的實物圖；(b)摻雜混合染料的PSLCs的透光率[58]。Fig.3 (a) Photograph of PSLCs doped with mixed dyes; (b) Transmittance of PSLCs doped with mixed dyes.

某些納米顆?？梢愿纳埔壕У慕殡姼飨虍愋砸约胺肿优帕校⑶疫€可吸附體系中可能存在的雜質(zhì)離子，進而優(yōu)化PSLC的電光性能，因此向體系中添加各類的納米粒子也是提升PSLCs智能窗性能的一種常用方法[59-64]。Park[65]等通過向PSLCs體系中添加TiSiO4、BaTiO3、SrTiO3以及BaTiO3-SrTiO3混合粒子等不同種類的無機納米粒子，改善了調(diào)光膜的電光性能，如圖4(a)所示。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)納米粒子的含量為0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右時，能夠在不影響液晶膜光學(xué)性能的前提下提高其電性能。Yan[66-67]等向PSLCs體系中加入銀納米線以及銀納米粒子，通過對照實驗，得出了PSLCs驅(qū)動電壓下降幅度最大時的銀納米線的摻雜含量，同樣證明了銀納米線可以有效改善PSLCs調(diào)光膜的電光性能，如圖4(b)所示。

圖4 (a)摻雜TiSiO4，BaTiO3，SrTiO3和BaTiO3/SrTiO3粒子液晶膜的電光曲線；(b)不同銀納米線含量的液晶膜的V10與V90曲線[66-67]。Fig.4 (a) V -T characteristics of liquid crystal cells doped with TiSiO4, BaTiO3, SrTiO3 and BaTiO3/SrTiO3 NPs; (b) Variations of Ag nanowire in voltages for 10%(V10) transmission and 90% transmission(V90).

對聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進優(yōu)化是另外一種提高液晶膜電光性能的方法。為了降低傳統(tǒng)PSLCs的長期穩(wěn)定性不足以及解決傳統(tǒng)柔性調(diào)光膜難以經(jīng)受大角度彎折的問題[68-69]，Yoon[70]等提出了一種“一步雙穩(wěn)”(Single-Step Dual Stabilization，SSDS)方法來制備液晶調(diào)光膜，通過使用掩模控制聚合區(qū)域形成聚合物墻結(jié)構(gòu)，液晶分子以及凝膠被限制在墻內(nèi)的網(wǎng)格中，改善了液晶膜的光電性能，增強了液晶膜的機械強度。體系中的主要成分為液晶、凝膠劑以及小分子可聚合單體。其中，膠凝劑用于生成膠凝聚合物網(wǎng)絡(luò)，以穩(wěn)定液晶分子的取向，而可聚合單體則用于形成堅韌的密封層，保護智能窗，防止液晶內(nèi)容物流出，如圖5所示。

圖5 SSDS液晶盒的宏觀散射態(tài)(a)和透明態(tài)(b)圖像；SSDS液晶盒受剪切作用(c)，壓力作用(d)時的偏光圖片以及受彎曲作用(e)時的實物圖片[70]。Fig.5 Macroscopic images of the light scattering state(a) and the light transmission state(b); Orthoscopic POM images of the SSDS cells for pressure resistance(c), cutting test(d), and macroscopic image of the bended SSDS cell(e).

通常，PSLCs是通過紫外光引發(fā)單體聚合而形成。但是，過強的紫外光往往會對體系中的某些組分，比如染料分子造成破壞，導(dǎo)致其顏色失真甚至褪色[71-72]。為了解決這一問題，Yu[73]等提出了一種熱聚合的方法，可有效防止染料因紫外光照而變質(zhì)，得到的顏色純正、阻光性能良好的PSLCs膜，可用于智能窗以及動態(tài)屏幕等領(lǐng)域，如圖6所示。

圖6 熱聚合(i)與UV光聚合(ii)得到的PSLCs的實物照片(a)以及總透射率(Tt)、漫透射率(Td)、鏡透射率(Ts)和霧度(b) [73]。Fig.6 (a) Photographs of dye-doped PSLCs cells fabricated by thermal(i) and UV light(ii) and the measured total transmittance(Tt), diffuse transmittance(Td), specular transmittance(Ts) and haze(b).

2.2 溫度響應(yīng)調(diào)光膜

溫度響應(yīng)調(diào)光膜因自身的配置較簡單，從而使得其制造和維護的成本很低，特別是與電控智能窗相比，不需要添加電極等額外的電力系統(tǒng)和其他部件。此外，其自動響應(yīng)溫度的特點，減少了對開關(guān)系統(tǒng)的需求，從而無需消耗外部能量或依賴于人工操作的電氣控制[74-77]。通過感應(yīng)周圍環(huán)境熱量的變化而改變其光透過率是降低建筑能耗的一種有前途的解決方案，因此溫度響應(yīng)新型智能窗技術(shù)吸引了越來越多的科學(xué)關(guān)注[78-80]。

PDLCs更易制備大面積的柔性薄膜，但薄膜中的液晶分子無規(guī)取向；而PSLCs雖然可以控制其中液晶分子的取向，但所得液晶膜剪切強度弱，難以應(yīng)用于柔性器件。因此，北京大學(xué)楊槐教授課題組采用分步聚合的方法，利用非液晶性聚合單體之間的聚合速率大于液晶性聚合單體的特點，使含有上述兩類聚合單體的液晶膜于不同聚合條件下先后形成PDLCs和PSLCs的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，成功研制出一種聚合物分散/穩(wěn)定液晶的共存體系。該復(fù)合體系的液晶膜綜合了兩者的優(yōu)點，在具有PDLCs良好力學(xué)強度的基礎(chǔ)上又兼有PSLCs良好的透光態(tài)，并可進一步通過向其體系中摻雜納米粒子的方法，制得多重響應(yīng)類型的液晶調(diào)光膜，例如：Liang[81]等通過將甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(methacryloxypropyltrimethoxysilane，MPTMS)表面改性的ITO粒子摻入聚合物分散/穩(wěn)定液晶復(fù)合體系，利用ITO的近紅外光遮蔽性，可制得一種大面積的溫度-電場雙響應(yīng)體系共存的液晶膜，如圖7所示。該液晶膜具有良好的力學(xué)性能與光學(xué)性能，有望作為智能窗器件應(yīng)用于實際生活。

圖7 (a)乙醇中的MPTMS改性的ITO/SiO2 納米粒子的TEM照片；(b)所得調(diào)光膜的柔韌性以及工業(yè)制得的大尺寸液晶調(diào)光膜的(c)透明態(tài)及(d)散射態(tài)[81]。Fig.7 (a) TEM image of MPTMS-functionalized ITO/SiO2 NCs in ethanol; (b) Flexibility of the as-made smart film; The transmittance state(c) and scattering state(d) of the as-made large scale films.

ITO粒子具有良好的近紅外光區(qū)遮蔽作用，但在實際應(yīng)用場景中，并不總是需要將環(huán)境中的紅外光過濾掉，因此ITO粒子對近紅外光不可調(diào)節(jié)的阻隔作用不能完全適應(yīng)人們的需求。二氧化釩粒子作為一種熱敏材料，晶體結(jié)構(gòu)會在溫度升高到68 ℃時由單斜晶系轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相，相應(yīng)地，粒子對于近紅外光也由高透過率轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻瓷渎剩１挥米髦悄懿牧?，一直受到研究人員的密切關(guān)注[82-84]。因此Liang[85]等通過將鎢摻雜的二氧化釩粒子與液晶-聚合物復(fù)合體系相結(jié)合，制備了一種新型的溫度-電場響應(yīng)液晶膜，如圖8所示。這項工作充分利用了液晶分子的電場響應(yīng)性和二氧化釩粒子的溫度響應(yīng)性，使得液晶膜在電場開、關(guān)態(tài)以及環(huán)境高低溫情況下，共有4種不同的調(diào)控模式，在可見光區(qū)及近紅外光區(qū)內(nèi)實現(xiàn)了智能調(diào)控。由于研究中形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同為聚合物分散/穩(wěn)定液晶共存體系，因此液晶膜在擁有良好的電光性能的同時，也具有良好的耐疲勞性，有望應(yīng)用于新型智能器件。

圖8 (a)液晶膜的4種不同調(diào)控模式；(b)含2.5%(黑色)和5.0%(紅色)W-VO2/PVP 納米粒子薄膜在1 150 nm處的加熱和冷卻循環(huán)的透光率[85]。Fig.8 (a) Four optical modulation modes realized in the hybrid micro-nano composite film; (b) Transmittance of the films containing 2.5% (black) and 5.0% (red) W-VO2/PVP NCs at 1 150 nm during the heating and cooling cycles.

Ranjkesh[86]等報道了一種具有反射波段可調(diào)的PSCLC智能薄膜，該薄膜可通過溫度-電場實現(xiàn)雙外場調(diào)控，如圖9所示。利用液晶盒內(nèi)豎直方向上單體的聚合速率在強紫外光下會有明顯差異的現(xiàn)象，使得聚合形成的網(wǎng)絡(luò)密度產(chǎn)生明顯的梯度分布，即體系內(nèi)膽甾相液晶的螺距也會隨之有大范圍的分布，由于平面取向的膽甾相液晶會將入射光中一定波長的旋向與自身相同的部分光反射，而反射的區(qū)間又取決于液晶的螺距長短。因此，研究中的螺距梯度寬幅分布可以使液晶膜實現(xiàn)寬波調(diào)控，且體系中加入的少量紫外光吸收劑可穩(wěn)定聚合物網(wǎng)絡(luò)，延長調(diào)光膜的使用壽命。

Zhang[87]等利用液晶隨溫度變化的相轉(zhuǎn)變特性以及膽甾型液晶對電磁波的選擇反射特性，制得了一種溫度響應(yīng)的PSCLC調(diào)光膜，如圖10所示。這種液晶調(diào)光膜在低溫條件下，只會反射波長較長的紅外光；而隨著溫度的升高，液晶的有序程度降低，CLC的螺距減小，PSCLC調(diào)光膜的反射波段也因此發(fā)生藍移，從而反射近紅外波段的電磁波。與此同時，該PSCLC調(diào)光膜在可見光波段內(nèi)還擁有良好的透光度，因此能夠在不影響視覺體驗的前提條件下阻擋熱輻射，起到一定的隔熱效果。

2.3 光響應(yīng)調(diào)光膜

由于電控PSLCs智能窗在保持其電光性能、實現(xiàn)其使用價值時仍要耗費部分能源，而溫控PSLCs智能窗的光性能環(huán)境調(diào)控又不夠靈活，因此研究人員也在不斷探尋一種更易調(diào)控、能源消耗更少的PSLCs智能窗，因此，光響應(yīng)調(diào)光膜逐漸引起了各國技術(shù)人員的重視。

Kuang[88]等提出了一種基于偶氮苯基團光熱效應(yīng)的紫外光響應(yīng)調(diào)光膜。研究將具有光響應(yīng)特性的偶氮基團引入垂直取向?qū)?，賦予了液晶膜透光率光調(diào)控的性質(zhì)，如圖11所示。在初始態(tài)，由于垂直取向?qū)拥腻^定作用，液晶分子呈垂直排列，調(diào)光膜為透明態(tài)；當(dāng)受熱或者紫外光照射后，取向?qū)咏Y(jié)構(gòu)中的偶氮苯分子發(fā)生順反異構(gòu)反應(yīng)，使得液晶分子轉(zhuǎn)變?yōu)槭终飨蛄邢?，調(diào)光膜呈散射態(tài)。這種PSLCs調(diào)光膜不僅有良好的熱/紫外光響應(yīng)性，還具有良好的可逆性和穩(wěn)定性，可用作節(jié)能智能窗。

程張祥等[89]利用偶氮苯類分子的光響應(yīng)性，將偶氮苯分子與PSLCs復(fù)合得到了一種可進行光調(diào)控的智能窗。該智能窗兩側(cè)無需設(shè)置電極層，聚合物穩(wěn)定液晶中添加的偶氮苯分子會沿垂直于入射光的偏振方向而排列，使得所得的智能窗在偏振光照射下呈透明狀態(tài)，而在自然光照射下呈不透明狀態(tài)，兩種狀態(tài)可通過智能窗表面偏振膜的簡單拆裝而實現(xiàn)。這種無需電壓控制液晶取向的智能窗器件更加節(jié)能環(huán)保，并且其中的偶氮苯分子還可吸收部分紫外光，提高了液晶層的耐久度，使智能窗的性能更加穩(wěn)定。

2.4 PSLCs雙穩(wěn)態(tài)調(diào)光膜

上述多種液晶膜的光學(xué)性能會隨著電場的施加與撤除、溫度的升高與降低或光強的增大與減小而發(fā)生實時的變化。但在日常生產(chǎn)生活中的某些需要液晶調(diào)光膜提供持續(xù)穩(wěn)定的遮光或透光條件應(yīng)用場景，則需要長時間地施加外場刺激，這無疑會消耗較多能量，也限制了調(diào)光膜的使用范圍。因此，研究人員開始尋求一種即使撤去外場刺激，光學(xué)性能也可長時間保持的液晶調(diào)光膜，雙穩(wěn)態(tài)液晶膜便逐漸走入了人們的視野。雙穩(wěn)態(tài)液晶器件多由膽甾型液晶為主要組成部分[90-93]，只需施加短時間的外場刺激即可將液晶膜調(diào)控至透明態(tài)或散射態(tài)，而即使隨后撤去電場，液晶智能窗仍能保持之前的光學(xué)狀態(tài)不發(fā)生變化，可有效實現(xiàn)智能窗的節(jié)能作用[94-97]。

Lee[98]等報道了一種在近紅外光區(qū)有反射峰的聚合物穩(wěn)定雙穩(wěn)液晶調(diào)光膜，如圖12所示。

所得液晶膜在初始態(tài)為散射態(tài)，施加100 V交流電場后，液晶膜變透明；再次施加一個45 V的直流電場，調(diào)光膜又能夠保持散射態(tài)。所得液晶膜既具有PSLCs響應(yīng)速度快的優(yōu)點，又同時具備了雙穩(wěn)的特性，在未來有望應(yīng)用到建筑及交通等領(lǐng)域。

Kim[99]等將二向色性染料與離子添加劑摻雜于聚合物穩(wěn)定液晶膜中，改善了液晶膜的光學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)初始態(tài)的液晶分子在HTAB離子表面活性劑的作用下呈垂直排列，當(dāng)施加電場后，離子擾動液晶體系轉(zhuǎn)變?yōu)榻瑰F織構(gòu)，調(diào)光膜對入射光強烈散射，如圖13所示。所得液晶膜既具有良好的光學(xué)性能，也具有良好的持久性，可作防窺裝置使用。

3 總結(jié)與展望

基于聚合物穩(wěn)定液晶的智能調(diào)光膜近些年來吸引了科研人員的廣泛關(guān)注，相關(guān)的研究也越來越深入。本文簡要介紹了各種外場響應(yīng)類型的聚合物穩(wěn)定液晶智能調(diào)光膜的制備方法、工作原理?？偨Y(jié)了近些年來國內(nèi)外研究人員在該領(lǐng)域取得的研究進展。相較于聚合物分散液晶，聚合物穩(wěn)定液晶智能窗的響應(yīng)條件更加靈活，光學(xué)性能也在不斷提高，適用范圍更加廣泛。但是，在器件基板的粘結(jié)性、耐久性以及環(huán)境穩(wěn)定性方面還有待進一步提升。另外，應(yīng)因節(jié)能、環(huán)保的實際需求，聚合物穩(wěn)定液晶智能窗的研究重點將會更加向溫控、光控以及多重調(diào)控等領(lǐng)域拓展。盡管聚合物穩(wěn)定液晶智能窗還面臨上述提到的一些問題，相信在科研工作者的不斷努力下，這類聚合物穩(wěn)定液晶調(diào)光膜一定具有寬廣的應(yīng)用前景。