宇航級聚酰亞胺分散液晶電控薄膜及其制備方法
【專利摘要】宇航級聚酰亞胺分散液晶電控薄膜及其制備方法，屬于光電材料領(lǐng)域。該聚酰亞胺分散液晶電控薄膜由Kapton型聚酰亞胺作為導(dǎo)電膜，含氟聚酰亞胺和液晶SLC1717采用熱致相分離法制備而成。通過控制不同的液晶含量和冷卻速度，制備出一系列不同電光性能的PDLC薄膜，性能包括閾值電壓，驅(qū)動電壓，響應(yīng)時間和對比度等。本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)在于此類聚酰亞胺制備的PDLC膜能夠應(yīng)用在航天領(lǐng)域用作太陽帆的定向膜，克服了深空中輻射強(qiáng)，高低溫等惡劣的環(huán)境。利用其特殊的電光性能，利用太陽光使得太陽帆在太空中定向運(yùn)動，既節(jié)約了大量能源，又因減少攜帶的能源而減輕了太陽帆的重量。
【專利說明】宇航級聚酰亞胺分散液晶電控薄膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一類含有高性能Kapton型聚酰亞胺的聚合物分散液晶（PDLC)薄膜， 屬于光電材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 深空探測意義重大，可以進(jìn)一步解答地球如何起源與演變、行星和太陽系究竟是 如何形成和演化、人類是不是宇宙中唯一的生命、地球的未來將如何等一系列問題，同時有 利于人類積極開發(fā)和利用空間資源。
[0003] 如何將深空探測器精確地運(yùn)送到遙遠(yuǎn)太空中的指定位置仍然是目前阻礙深空探 測發(fā)展的主要問題。著名天文學(xué)家開普勒在400年前曾設(shè)想不要攜帶任何能源，僅僅依靠 太陽光能就可使宇宙帆船馳騁太空。1924年，俄國航天事業(yè)的先驅(qū)康斯坦丁 ?齊奧爾科夫 斯基和其同事弗里德里希?燦德爾明確提出"用照到很薄的巨大反射鏡上的陽光所產(chǎn)生的 推力獲得宇宙速度"。隨后科學(xué)家燦德爾提出了太陽帆--一種包在硬質(zhì)塑料上的超薄金 屬帆的設(shè)想。太陽帆是人類最偉大的發(fā)明之一。迄今為止，人類均以火箭作航天器的動力， 火箭需消耗燃料以及助燃的氧，無論攜帶多少終將耗盡，因而人類能夠在宇宙中遨游的范 圍極為有限。如果能夠成功地利用諸如太陽這樣的恒星發(fā)出的光作為動力，那么將有可能 最終解決宇宙航行的能源問題。太陽帆的誕生將有可能完成該使命。
[0004] 目前，美國、俄羅斯和日本等國家都在嘗試發(fā)射太空帆。但只有日本發(fā)射的太空帆 成功展開并揚(yáng)帆啟航。日本宇航探索局于2010年5月21日成功發(fā)射了命名為"伊卡洛斯 (IKAROS) "的太陽帆。太陽帆成功展開了對角線長20米，厚7. 5微米的聚酰亞胺帆板，依靠 太陽光子產(chǎn)生的光壓獲得加速度。控制人員通過開、關(guān)液晶定向膜，改變帆板的反射系數(shù)來 控制飛行器的姿態(tài)。2010年7月23日，人類首次通過改變太陽帆面的液晶定向膜的反射率 成功控制太陽帆的飛行姿態(tài)。這種液晶定向膜是一種以聚酰亞胺為基體的聚合物分散液晶 膜。太陽帆因其利用太陽光節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)成為航天研究的熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)對太陽帆的 研究還處于起步階段，其中控制太陽帆定向運(yùn)動的定向膜是研究的關(guān)鍵。因此，研究以聚酰 亞胺為基體的聚合物分散液晶膜是國內(nèi)成功運(yùn)用太陽帆的基礎(chǔ)。
[0005] 聚合物分散液晶薄膜是一種新型液晶功能膜材料，在大尺寸柔性顯示器件、非線 性光學(xué)材料、電控智能玻璃、選擇透過性膜、熱敏器件、液晶光柵、全息薄膜、光開關(guān)等方面 表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。TOLC材料在應(yīng)用器件開發(fā)和基本原理研究兩方面都極具魅力，因 而成為液晶材料領(lǐng)域中十分活躍的研究前沿。但是，因?yàn)榫酆衔锘w大多是聚丙烯酸酯，環(huán) 氧樹脂和硫醇類，其綜合性能比如耐高低溫，化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度和抗輻照性能等不能滿 足太空惡劣環(huán)境的要求，因此只能用作民用產(chǎn)品，不能應(yīng)用在航天領(lǐng)域。聚酰亞胺因具有耐 高低溫、高強(qiáng)度與高模量、低熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)、優(yōu)異的絕緣性能以及耐輻照性等優(yōu)異 性能而被廣泛地應(yīng)用于航天、軍事、電氣電子等工業(yè)領(lǐng)域。因此，研究聚酰亞胺roix薄膜刻 不容緩，是國內(nèi)成功運(yùn)用太陽帆的基礎(chǔ)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一類能夠應(yīng)用在航天領(lǐng)域的太陽帆定向膜（聚酰亞胺roix膜），用此方法制備的roix薄膜因聚酰亞胺優(yōu)異的綜合性能-耐高低溫、高強(qiáng)度與高 模量、低熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)、優(yōu)異的絕緣性能以及耐輻照性等，可以滿足深空的惡劣環(huán) 境，進(jìn)而應(yīng)用在航天領(lǐng)域。本發(fā)明涉及到的兩種聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)式如下：
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 宇航級聚醜亞胺分散液晶電控薄膜，其特征在于：液晶電控薄膜上下兩層的導(dǎo)電膜 為Kapton型聚醜亞胺，液晶電控薄膜中間的聚合物基體為含氣聚醜亞胺，其中液晶占混合 物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% -90% ;所述的混合物為含氣聚醜亞胺與液晶的混合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的聚醜亞胺分散液晶電控薄膜，其特征在于；所述的PDLC薄膜厚 度為10-40微米。
3. 宇航級聚醜亞胺分散液晶電控薄膜的制備方法，其特征在于： 步驟一、將含氣聚醜亞胺與液晶進(jìn)行混合，將混合物放入離也管中，用有機(jī)溶劑， 進(jìn)行溶解，混合均勻后，進(jìn)行干燥，確保溶劑完全揮發(fā)；其中液晶占混合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 40% -90% ； 步驟二、將揮發(fā)后的混合物加熱至烙融狀態(tài)，在保溫狀態(tài)下，將一定厚度的混合物涂 于導(dǎo)電Kapton型聚醜亞胺膜上，然后蓋上另一層導(dǎo)電Kapton型聚醜亞胺膜；W 0. 5C / min-8(TC /min的冷卻速度，將其冷卻至室溫，形成聚醜亞胺分散液晶電控薄膜。
4. 如權(quán)利要求3所述的聚醜亞胺分散液晶電控薄膜的制備方法，其特征在于；所述的 有機(jī)溶劑為可溶解氣聚醜亞胺的低沸點(diǎn)溶劑。
5. 如權(quán)利要求3所述的聚醜亞胺分散液晶電控薄膜的制備方法，其特征在于；所述的 一定厚度控制在10-40微米之間。
6. 如權(quán)利要求4所述的聚醜亞胺分散液晶電控薄膜的制備方法，其特征在于；所述的 可溶解氣聚醜亞胺的低沸點(diǎn)溶劑為四氨巧喃或二氯甲焼。
【文檔編號】G02F1/1334GK104345507SQ201410548670
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】王冬, 張麗, 張蕊蕊, 王曉梅, 趙玉真 申請人:北京科技大學(xué)