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能可逆调控的液晶材料研究新进展：

EHC ITO测试液晶盒（KSRO-02/B5）助力光控介电技术研发！

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在材料科学领域，介电常数的精准调控是解锁柔性电子、智能器件的钥匙。然而传统材料要么难以实现宽范围可逆调节，要么受限于固体形态的刚性缺陷。近日发表于《Nature Communications》的研究，以 EHC ITO 测试液晶盒（KSRO-02/B5）为重点器件支撑，成功开发出一种光响应型各向异性液晶流体，为介电常数调控技术提供了全新思路。

研究背景与意义

介电常数作为衡量材料极化能力的重要参数，直接影响材料的光学、电学及力学性能，在电容器、传感器等器件中比较重要。但长期以来，这一参数的调控面临双重瓶颈：晶体材料虽介电常数高，却因缺乏刺激响应单元难以可逆调节；液晶等流体材料虽具备响应潜力，却受限于分子极性排序不足，介电常数普遍低于 100。

开发兼具 “宽范围调节、快速响应、长期稳定" 特性的流体介电材料，成为研究柔性电子器件性能上限的重点。而器件的稳定制备离不开可靠的基材支撑，本研究中选用的 EHC ITO测试液晶盒（KSRO-02/B5），凭借规整的电极结构与良好的兼容性，为液晶材料的性能测试与器件演示提供了基础载体。

研究步骤与过程

1. 材料制备

选取含 1,3 - 二氧六环单元的氟化液晶分子（DIO）作为主体，其可形成高极性铁电向列相（N?）与中介相（M），二者介电常数差异显著；设计合成四邻位取代偶氮苯衍生物（Azo-F）作为光触发器，通过蓝绿光照射实现顺反异构化。将二者按不同比例混合，最终确定 4 wt% Azo-F 掺杂量为较优配比。

2.       EHC ITO测试液晶盒（碍厂搁翱-02/叠5）制备

EHC ITO测试液晶盒（KSRO-02/B5）

采用 EHC ITO测试液晶盒（KSRO-02/B5），经硅烷偶联剂处理后，以聚合物微珠为间隔物，用 UV 固化胶封装成夹层式结构（厚度 17.6-21.4 μm），通过毛细作用注入上述液晶混合物，完成器件基础结构搭建。

3. 光响应性能与器件测试

在恒温环境下，对 EHC ITO测试液晶盒（KSRO-02/B5）交替施加 415 nm 蓝光（BL）与 525 nm 绿光（GL）照射，系统监测材料的相态变化、介电特性及器件电容响应，验证光控调节的可逆性与稳定性。

研究方法与表征作用

1. 紫外 - 可见光谱（UV-vis）

用于监测 Azo-F 在溶液及液晶混合物中的光异构化行为，确认蓝光、绿光可分别诱导其顺式→反式、反式→顺式转变，为光控相转变提供分子层面证据。

2. 介电谱测试

以 EHC ITO测试液晶盒(KSRO-02/B5)为测试对象，在不同光照与温度条件下测定介电常数（ε'）与介电损耗（ε''），量化介电常数的调控范围与响应速度，是评估材料性能的方法。

3. 偏振光显微镜观察

观察 EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5)内液晶材料的光学纹理变化，直观区分 N?相（高介电态）与 M 相（低介电态），验证光诱导相转变的发生。

4. X 射线衍射（XRD）

分析液晶分子的排列结构，证实光照引发的相转变伴随分子有序度变化，为介电常数差异提供结构层面解释。

5. 器件性能演示

基于 EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5)构建光控可变电容器，接入音频振荡电路，通过监测声音频率变化反推电容调节效果，直观展示材料的应用潜力。

研究结果与分析

1. 光触发器与混合体系性能

Azo-F 表现出优异的光响应特性：顺式异构体半衰期长达 128 天，可在黑暗中长时间维持低介电态；蓝光、绿光照射下 30 秒内即可完成异构化，响应速度满足实用需求。4 wt% Azo-F 掺杂的 DIO 体系继承了主体材料的相转变特性，且光控相转变温度窗口适配室温附近的器件应用。

2. 介电常数调控

在 50℃条件下，EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5 )内的液晶材料经绿光照射后进入 M 相，介电常数降至～200；蓝光照射后切换至 N?相，介电常数飙升至～18000，调控范围达 200-18000，相对可调性高达 99.5%，为现有刺激响应材料中的最高值。历经 100 次交替光照循环，介电常数无明显衰减，稳定性优异。

3. 器件应用验证成功

基于 EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5)的光控电容器，可通过蓝绿光交替照射实现电容在 4-360 nF 间调节，对应声音频率在 100-8500 Hz 范围内可逆变化，且频率状态可维持 5 分钟以上，证实材料具备远程调控的实用价值。

研究价值与总结

1. 理论价值

本研究实现流体材料介电常数的宽范围光控可逆调节，突破了传统材料的性能瓶颈，明确了 “偶氮苯光异构化 - 液晶相转变 - 介电常数变化" 的作用机制，为介电材料的设计提供了新范式。EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5)作为可靠的器件载体，确保了实验数据的准确性与器件演示的成功，体现了基础材料对科研的支撑作用。

2. 应用价值

这种基于 EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5)的光控介电液晶材料，兼具流体的柔性、可加工性与介电调控的精准性，可广泛应用于柔性电子、智能传感器、光控器件等领域。其 100-8500 Hz 的频率调控范围，为音频设备、无线通信等场景提供了新的技术方案。

3. 总结

本研究以 EHC ITO 测试液晶盒(KSRO-02/B5)为实验器件基础，成功开发出性能较好的的光控介电液晶材料，其 99.5% 的相对可调性与快速可逆的响应特性，为柔性介电器件的发展开辟了新路径。

参考文献：

【1】Wang, L. & Li, Q. Photochromism into nanosystems: towards lighting up the future nanoworld. Chem. Soc. Rev. 47, 1044–1097 (2018).
【2】G.-Hanssens, A., Eisenreich, F. & Hecht, S. Enlightening materials with photoswitches. Adv. Mater. 32, 1905966 (2020).
【3】Kobatake, S. et al. Rapid and reversible shape changes of molecular crystals on photoirradiation. Nature 446, 778–781 (2007).