CN113641015A - 一种红外反射器及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外反射器及其制备方法和应用，本发明公开的红外反射器包括有透光基板一、透光基板二以及设置于透光基板一和透光基板二之间的调节层，调节层包括有载体和不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊。本发明公开的红外反射器的调节层中包括有不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊，使红外反射器的反射波段变宽，能反射更多的红外光，增大了红外反射器的应用范围，可应用于建筑、家居或液晶显示等领域中。

Description

一种红外反射器及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及液晶反射技术领域，尤其是涉及一种红外反射器及其制备方法和应用。
背景技术
胆甾相液晶材料由于其特殊的螺旋结构而具有选择性布拉格反射的特性，这种特殊的光 学性质，使得胆甾相液晶被广泛的应用在光学涂料技术、液晶显示器、红外反射薄膜材料等 领域。
在一个单畴体内，胆甾相液晶分子与螺旋轴垂直排列，在垂直于螺旋轴的平面内，可以 认为是向列相液晶；在沿着螺旋轴的方向上，胆甾相液晶分子的指向发生变化，其旋转360° 时所经过的螺旋轴的长度被称为螺距(P)。单一螺距的胆甾相液晶反射波长λ＝P n(n为液 晶的平均光折射率)；反射光谱带宽Δλ＝(ne-no)P＝Δn P(Δn＝ne-no为双折射率)；从以上 公式中可见，当p值一定时，在Δλ值一定的前提下，提高胆甾相液晶材料的Δn，有利于改 善液晶反射效果。当胆甾相液晶材料的Δn一定时，通过温度改变螺距p值，反射波段Δλ 也会发生变化。胆甾相液晶材料由于其特有的螺旋结构，在外界刺激下会表现出各种特定的 光学特性，这种螺旋结构会随温度变化而绕紧或者解螺旋，对圆偏振光产生选择性反射，含 有近晶相向胆甾相(Sm-N*)相转变效应的液晶材料能够在微小温度范围内作出较大的反射带 隙变化。
目前液晶红外反射器常采用液晶聚合物薄膜或者液晶聚合物网络的方法来使得近红外光 被反射或透射，但是通常液晶红外反射器反射波段较窄，一定程度上限制了液晶红外反射器 的使用范围。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种红外反射 器，具有反射波段较宽的特点。
本发明还提供了一种红外反射器的制备方法。
本发明还提供了上述红外反射器的应用。
本发明的第一方面，提出了一种红外反射器，包括有透光基板一、透光基板二以及设置 于所述透光基板一和所述透光基板二之间的调节层，所述调节层包括有载体和不同反射波段 的胆甾相液晶微胶囊。
根据本发明实施例的一种红外反射器，至少具有以下有益效果：基于胆甾相液晶微胶囊 为响应材料的主体，调节层中包括有不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊，使红外反射器的反 射波段变宽(反射带宽可达150nm以上，更优者可达250nm以上)，能反射更多的红外光， 增大了红外反射器的应用范围；同时，胆甾相液晶微胶囊具有温度响应特性，温度响应具体 为：增加温度使液晶分子螺距减小反射波段蓝移；减小温度使液晶分子螺距增大反射波段红 移，从而通过改变温度调节反射波段，增大了红外反射器的应用范围，可应用于建筑、家居 或液晶显示等领域中，
在本发明的一些实施方式中，所述不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊反射的波段最大波 长与最小波长差值在150nm以上。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊至少包括在 温度为25℃时，反射波段I的胆甾相液晶微胶囊I、反射波段II的胆甾相液晶微胶囊II和反 射波段III的胆甾相液晶微胶囊III，其中，所述反射波段I的波长为710-850nm，所述反射波 段II的波长为800-910nm，所述反射波段III的波长为860-1000nm。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述反射波段I的波长为730-850nm，所述反射 波段II的波长为800-910nm，所述反射波段III的波长为860-990nm。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述反射波段I的波长为750-850nm，所述反射 波段II的波长为800-910nm，所述反射波段III的波长为860-980nm。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊I、胆甾相液晶微胶囊II和 胆甾相液晶微胶囊III的质量份数之比为(1-3):(1-3):(1-3)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊I、胆甾相液晶微胶囊II 和胆甾相液晶微胶囊III的质量份数之比为1:1:1。
通过上述实施方式，通过控制胆甾相液晶微胶囊I-Ⅲ的质量份数之比，以调节红外反射 器对于反射波段中各波长的反射均匀性，提升红外反射器的性能。
在本发明的一些更优选的实施方式中，还包括有在温度为25℃时，反射波段Ⅳ的胆甾相 液晶微胶囊Ⅳ，其中，所述反射波段Ⅳ的波长为950-1030nm。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊I、胆甾相液晶微胶囊II、胆 甾相液晶微胶囊III和胆甾相液晶微胶囊Ⅳ的质量份数之比为(1-3):(1-3):(1-3):(1-3)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊I、胆甾相液晶微胶囊II、 胆甾相液晶微胶囊III和胆甾相液晶微胶囊Ⅳ的质量份数之比为1:1:1:1。
在本发明的一些优选的实施方式中，在温度为25℃时，所述不同反射波段的胆甾相液晶 微胶囊反射波段位于700-1200nm之间。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在温度为25℃时，所述不同反射波段的胆甾相液 晶微胶囊反射波段为750-1100nm。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在温度为25℃时，所述不同反射波段的胆甾相液 晶微胶囊反射波段为750-1000nm。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在温度为25℃时，所述不同反射波段的胆甾相液 晶微胶囊反射波段为750-950nm。
在本发明的一些实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊包括芯材和包覆于所述芯材表面的 壳材。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述壳材包括有二氧化硅、聚脲树脂、橡胶或聚氨 酯树脂中的至少一种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述芯材为胆甾相液晶与表面活性剂形成的液晶微 滴。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述表面活性剂包括乳化剂。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述乳化剂包括聚乙烯醇和纤维素纳米晶中的至 少一种。
根据上述实施方式，聚乙烯醇和纤维素纳米晶不仅具有乳化的作用，而且还是取向剂， 能够帮助液晶分子取向，无需取向层，操作简便，成本较低。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述乳化剂为聚乙烯醇。
根据上述实施方式，胆甾相液晶微胶囊内部的液晶借助聚乙烯醇进行取向，无需取向层， 省去了现有技术中较为常见的给基板涂覆取向层帮助液晶分子取向这一道复杂工序。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述胆甾相液晶为正性胆甾相液晶。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述胆甾相液晶包括向列相液晶小分子。
根据上述实施方式，向列相液晶小分子不可聚合，流动性强，由于向列相小分子液晶被 微胶囊壳材包裹不会泄露，很好的保留了小分子液晶的流动性，温度响应的特性不会受到影 响而减弱，且在温度响应过程中能明显提高响应速度，温度响应效果好。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述胆甾相液晶由包括向列相液晶小分子与手性 掺杂剂的制备原料混合自组装形成。
700-800nm是红外光能量最高的部分，反射波段低于700nm会影响可见光。为提高红外 反射器的实用性能，结合红外反射器的温度响应性能和宽反射波段性能(反射带宽可达150nm 以上，更优者可达250nm以上)，可根据实际需要通过调节红外反射器的调节层内胆甾相液 晶微胶囊的种类，实现将红外反射器的反射波段从750-950nm(较高温度时，通常为35℃以 上)移动到950-1150nm(较底温度时，通常为25℃以下)，增强红外反射器的实用性。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量 份数之比为(60-90):(10-40)。
根据：
公式P＝1/(HTP×c)；P是螺距HTP是螺旋扭曲力常数，c是手性掺杂剂浓度
公式λ＝△n×P；λ是反射波长△n是平均折射率，P是螺距。
由上述内容可知，当手性掺杂剂含量高时，螺距变小，反射波段蓝移；当手性掺杂剂含 量低时，螺距变大，反射波段红移。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量 份数之比为(75-90):(10-25)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量 份数之比为(78.5-86):(14-21.5)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量 份数之比为(81-84):(16-19)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述手性掺杂剂包括具有温度响应的小分子手性 掺杂剂。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述手性掺杂剂包括S811和R811中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊为球型结构。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊为三维球型结构。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊的直径范围为10-100μm。
根据上述实施方式，利用三维的胆甾相液晶微胶囊球型结构能使得红外反射器具有角度 无关效。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述胆甾相液晶微胶囊中的液晶呈中心向四周发散 的螺旋结构。
具体地，在偏光显微镜下可以看到十字交叉现象和中心亮点。
在本发明的一些实施方式中，所述透光基板一的透光率范围为95-100％。
在本发明的一些实施方式中，所述透光基板二的透光率范围为95-100％。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述透光基板一包括PET膜和玻璃中的至少一种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述透光基板二包括PET膜和玻璃中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，还包括有电源组件，所述透光基板一设置有电极一，所述 透光基板二设置有电极二，所述电极一和所述电极二分别与所述电源组件电连接。
根据上述实施方式，本发明公开的红外反射器具有温度响应和电响应的双重属性，通过 混合不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊能够达到宽波段的目的(反射带宽可达150nm以上， 更优者可达250nm以上)，不仅可以通过增大接入电压，使液晶分子发生偏转，从模糊向透 明转变；撤除电压后液晶分子又恢复到初始状态，从透明变成模糊，还能通过增加温度使得 液晶分子螺距减小反射波段蓝移；减小温度使得液晶分子螺距增大反射波段红移。通过具有 温度响应和电响应的宽波段红外反射器能实现保护隐私和节能减排的目的，可以做成柔性的 器件用于不规则的建筑表面，可应用于建筑、家居或液晶显示等领域中。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述芯材为胆甾相液晶与表面活性剂形成的液晶微 滴，所述胆甾相液晶包括向列相液晶小分子，所述胆甾相液晶为正性胆甾相液晶。
根据上述实施方式，本发明采用的是向列相小分子液晶，液晶不可聚合，流动性强，且 选用正性液晶，由于向列相小分子液晶被微胶囊壳层包裹不会泄露，很好的保留了小分子液 晶的流动性，温度响应的特性不会受到影响而减弱，且在温度响应过程中能明显提高响应速 度；在电响应过程中，可直接从胆甾相变成垂直分子排列，无需有焦锥态的过渡，能提高响 应速度。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述表面活性剂为聚乙烯醇。
根据上述实施方式，一般情况下，在电响应中，正性液晶需要平行取向的取向层，加电 压后液晶分子能够发生从平行取向转为垂直取向，而负性液晶需要垂直取向的取向层，加电 压后液晶分子能够发生从垂直取向转为平行取向，不管是平行取向层或是垂直取向层的制备 过程都大大地增加了实际操作难度。本发明中选用正性液晶，聚乙烯醇不仅是乳化剂还是取 向剂，能够帮助液晶平行取向，设计合理，操作简便。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述芯材为胆甾相液晶与表面活性剂形成的液晶微 滴，所述胆甾相液晶包括向列相液晶小分子，所述胆甾相液晶为正性胆甾相液晶，所述表面 活性剂包括聚乙烯醇。
在本发明的一些实施方式中，所述壳材包括有二氧化硅、聚脲树脂、橡胶或聚氨酯树脂 中的至少一种。
根据上述实施方式，由于离子的存在会使得红外反射器内部形成通路，造成仪器发生短 路无法实现电响应。二氧化硅、聚脲树脂、橡胶和聚氨酯树脂均不易引入离子至调节层，可 使红外反射器实现电响应。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述透光基板一靠近所述调节层的一侧设置所述电 极一，所述透光基板二靠近所述调节层的一侧设置所述电极二。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述电极一设置有若干个。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述透光基板一均布有若干个电极一。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述电极二设置有若干个。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述透光基板二均布有若干个电极二。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述电极一为ITO电极。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述电极二为ITO电极。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述电源组件设置有开关和电压调节装置。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述电源组件包括电源，所述电压调节装置集成 在所述电源中。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述电压调节装置的形式包括有采用滑动变阻器 串联在电源上的方式来实现电压的调节。
在本发明的一些实施方式中，所述透光基板一和所述透光基板二之间设有边框，所述边 框将所述胆甾相液晶微胶囊和载体包围封闭在内形成所述调节层。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述载体为绝缘载体。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述绝缘载体为绝缘性的流体。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述绝缘载体包括硅油、天然矿物油或甘油中的 至少一种。
本发明的第二方面，提出了一种红外反射器的制备方法，包括如下步骤：
S1，在透光基板一和透光基板二之间加入载体与不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊的混 合体。
根据本发明实施例的一种红外反射器的制备方法，至少具有以下有益效果：本发明公开 的红外反射器调节层中包括有不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊，使红外反射器的反射波段 变宽(反射带宽可达150nm以上，更优者可达250nm以上)，能反射更多的红外光，增大了 红外反射器的应用范围，可应用于建筑、家居或液晶显示等领域中。
在本发明的一些实施方式中，还包括步骤S2，透光基板一设置电极一，透光基板二设置 电极二，将电极一和电极二分别与电源组件连接。
通过上述实施方式，本发明至少具有以下有益效果：本发明公开的红外反射器具有温度 响应和电响应的双重属性，通过混合不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊能够达到宽波段的目 的，不仅可以通过增大接入电压，使液晶分子发生偏转，从模糊向透明转变；撤除电压后液 晶分子又恢复到初始状态，从透明变成模糊，还能通过增加温度使得液晶分子螺距减小反射 波段蓝移；减小温度使得液晶分子螺距增大反射波段红移。通过具有温度响应和电响应的宽 波段红外反射器能实现保护隐私和节能减排的目的，可以做成柔性的器件用于不规则的建筑 表面，可应用于建筑、家居或液晶显示等领域中。
在本发明的一些实施方式中，还包括有胆甾相液晶微胶囊的制备，包括如下步骤：
S0-1，将手性掺杂剂与胆甾相液晶按不同比例分别混合溶于溶剂，升温搅拌直至溶剂挥 发完全，冷却，得到不同反射波段的胆甾相液晶；
S0-2，不同反射波段的胆甾相液晶分别与表面活性剂混合、乳化，分别制得具有液晶微 滴的皮克林乳液；
S0-3，将溶胶溶液滴加至步骤S0-2制得的皮克林乳液中，通过溶胶凝胶法在皮克林乳液 表面包裹形成壳层，制得不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊；
其中，所述溶胶溶液为正硅酸四乙酯的乙醇、水溶液且pH值为2-3。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S0-1中，在黄光条件下，将手性掺杂剂与不 同的胆甾相液晶混合溶解于溶剂中，并在50℃下搅拌直至其中的溶剂完全挥发，缓慢降至室 温得到不同的胆甾相液晶。
在本发明的一些更优选的实施方式中，在步骤S0-1中，所述溶剂包括二氯甲烷。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S0-3中，搅拌速度为500rpm。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S0-3中，搅拌时间为4小时。
在本发明的一些优选的实施方式中，在步骤S0-3中，溶胶溶液滴加至步骤S0-2制得的 皮克林乳液中，以500rpm的速度搅拌4小时，同时将溶胶溶液的温度控制在70℃。最后缓 慢降至室温，通过溶胶凝胶法在皮克林乳液表面包裹形成二氧化硅壳层。
在本发明的一些优选的实施方式中，还包括溶胶溶液的制备：向正硅酸四乙酯、乙醇和 水的混合液中加入酸性溶液调节pH值至2-3，加热搅拌，制得溶胶溶液。
在本发明的一些更优选的实施方式中，溶胶溶液的制备步骤中，所述酸性溶液为盐酸。
在本发明的一些更优选的实施方式中，溶胶溶液的制备步骤中，加热温度为60℃。
根据上述实施方式，正硅酸四乙酯、乙醇和水的混合液经加入盐酸调节pH值后，加热 搅拌水解反应形成溶胶溶液。
在本发明的一些更优选的实施方式中，溶胶溶液的制备步骤中，搅拌时间为30min。
在本发明的一些更优选的实施方式中，溶胶溶液的制备步骤中，正硅酸四乙酯、乙醇和 水的质量份数之比为1:1:2。
本发明的第三方面，提出了上述红外反射器在建筑、家居或液晶显示领域中的应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例中红外反射器的结构示意图；
图2为本发明实施例中胆甾相液晶微胶囊的结构示意图；
图3为本发明实施例中胆甾相液晶微胶囊的扫描电镜图；
图4为本发明实施例中胆甾相液晶微胶囊的偏光显微镜图；
图5为本发明实施例中不加驱动电压和加驱动电压时，红外反射器变化示意图；
图6为本发明实施例中改变温度时红外反射器变化示意图；
图7为本发明实施例中不加驱动电压和加驱动电压时，红外反射器透射率测试结果图；
图8为本发明实施例中包含不同胆甾相液晶微胶囊的红外反射器的反射波宽测试结果 图；
图9为本发明实施例中不同温度条件下红外反射器反射率测试结果图；
图10为本发明实施例和对比例中含不同量手性掺杂剂的胆甾相液晶微胶囊的透射率测 试结果图。
附图标记：1、透光基板；1-1、透光基板一；1-2、透光基板二；2、绝缘载体；3、胆甾相液晶微胶囊；4、电源；5、开关；6、边框。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或 类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的 实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超 过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只 是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技 术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属 技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具 体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者 特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本发明实施例中所用到的化学试剂详情如下：
向列相液晶：5CB，北京八亿时空液晶科技股份有限公司，批号CTP001620061801；
手性掺杂剂：S811，北京八亿时空液晶科技股份有限公司，批号D19090303；
绝缘载体：硅油为二甲基硅油，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，折光率1.4013-1.4053(25℃)，密度0.966-0.974g/cm3(25℃)；
聚乙烯醇，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，批号MKCL1109；
正硅酸四乙酯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
无水乙醇，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
盐酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
实施例1
一种红外反射器，结构如图1所示，包括有两个透光基板1(透光基板一1-1和透光基板 二1-2)以及设置于透光基板一1-1和透光基板二1-2之间的调节层，调节层包括有绝缘载体 2和不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊，胆甾相液晶微胶囊为胆甾相液晶微胶囊3(透光基板 一1-1和透光基板二1-2之间填充有绝缘载体2和不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊3)，胆 甾相液晶微胶囊3为球型结构，直径范围为10-100μm，包括芯材和包覆于芯材表面的壳材。 胆甾相液晶微胶囊3中的液晶呈中心向四周发散的螺旋结构。红外反射器还包括有电源组件， 电源组件包括有电源4和开关5，透光基板一1-1靠近调节层的一侧设置有电极一(图中未示 出)，透光基板二1-2靠近调节层的一侧设置有电极二(图中未示出)，电极一和电极二分 别与电源组件电连接；透光基板一1-1和透光基板二1-2之间设有边框6，边框6将绝缘载体 2和胆甾相液晶微胶囊3包围封闭在内形成调节层。
电极一和电极二均为ITO电极，透光基板一1-1和透光基板二1-2相对设置，透光基板一 1-1和透光基板二1-2均为PET膜，ITO电极涂覆在PET膜表面。透光基板一1-1和透光基板二1-2的ITO电极相对设置并分别连接电源4和开关5的两极，因此当两ITO电极通电时，透光基板一1-1和透光基板二1-2之间会形成一个电场，该电场的大小与ITO电极的接入电压有关。
红外反射器的制备方法，包括如下步骤：
(Ⅰ)配制三种不同反射波段的胆甾相液晶：
按照如下配比制备三种不同反射波段的胆甾相液晶：
第一种胆甾相液晶：83wt％(0.83g)向列相液晶5CB和17wt％(0.17g)手性掺杂剂(S811)；
第二种胆甾相液晶：80wt％(0.80g)向列相液晶5CB和20wt％(0.2g)手性掺杂剂(S811)；
第三种胆甾相液晶：77wt％(0.77g)向列相液晶5CB和23wt％(0.23g)手性掺杂剂(S811)。
在黄光条件下(也可以为白光或者其他光)，将上述三种胆甾相液晶的原料分别溶解在溶 剂二氯甲烷中，得到三种二氯甲烷溶液，并分别将三种二氯甲烷溶液在50℃下搅拌直至其中 的溶剂完全挥发，缓慢降至室温得到三种不同的胆甾相液晶。
(Ⅱ)制备皮克林乳液：
按照如下配比制备三种皮克林乳液：
第一种液晶皮克林乳液：称取步骤(Ⅰ)制得的第一种胆甾相液晶0.5g和0.005wt％聚乙 烯醇溶液2.5g(胆甾相液晶与0.005wt％聚乙烯醇溶液的质量配比为1:5)，混合后用细胞粉碎机 进行超声乳化制得第一种液晶皮克林乳液；
第二种液晶皮克林乳液：称取步骤(Ⅰ)制得的第二种胆甾相液晶0.5g和0.005wt％聚乙 烯醇溶液2.5g(胆甾相液晶与0.005wt％聚乙烯醇溶液的质量配比为1:5)，混合后用细胞粉碎机 进行超声乳化制得第二种液晶皮克林乳液；
第三种液晶皮克林乳液：称取步骤(Ⅰ)制得的第三种胆甾相液晶0.5g和0.005wt％聚乙 烯醇溶液2.5g(胆甾相液晶与0.005wt％聚乙烯醇溶液的质量配比为1:5)，混合后用细胞粉碎机 进行超声乳化制得第三种液晶皮克林乳液。
(Ⅲ)制备溶胶溶液
将正硅酸四乙酯0.3g、无水乙醇0.3g、去离子水0.6g(正硅酸四乙酯、无水乙醇和去离 子水按质量配比为1:1:2)混合后加入少量质量分数为4％的盐酸溶液调节pH值至2.8，60℃ 加热搅拌30min，水解反应形成溶胶溶液。
平行制备三组溶胶溶液。
(Ⅳ)制备胆甾相液晶微胶囊
将步骤(Ⅲ)制得的三组溶胶溶液分别滴加到步骤(Ⅱ)制得的三种液晶皮克林乳液中， 分别用磁力搅拌器以500rpm的速度搅拌4小时，同时用恒温槽将溶胶溶液的温度控制在 70℃。最后缓慢降至室温，通过溶胶凝胶法在皮克林乳液表面包裹一层二氧化硅壳层，分别 得到三种胆甾相液晶微胶囊溶液。将制备得到的三种胆甾相液晶微胶囊溶液放入50℃烘箱中 烘干，最后形成三种胆甾相液晶微胶囊。胆甾相液晶微胶囊如图2所示：胆甾相液晶微胶囊 包括芯材和包覆于芯材表面的壳材二氧化硅，芯材包括胆甾相液晶和包裹胆甾相液晶的聚乙 烯醇。
其中，由第一种胆甾相液晶制备得到的胆甾相液晶微胶囊为胆甾相液晶微胶囊H(手性 掺杂剂(S811)的含量为17wt％、向列相液晶5CB的含量为83wt％)；
由第二种胆甾相液晶制备得到的胆甾相液晶微胶囊为胆甾相液晶微胶囊I(手性掺杂剂 (S811)的含量为20wt％、向列相液晶5CB的含量为80wt％)。
(Ⅴ)制备红外反射器
将步骤(Ⅳ)制得的胆甾相液晶微胶囊0.5g(三种胆甾相液晶微胶囊的质量比值为1:1:1) 与绝缘载体硅油2.5g混合均匀后(胆甾相液晶微胶囊与硅油的质量比为1:5)，填入相对的 透光基板一和透光基板二之间，透光基板一靠近调节层的一侧设置有电极一，透光基板二靠 近调节层的一侧设置有电极二，电极一和电极二分别与电源组件电连接，得到红外反射器。 其中，电源组件配套设有电压调节装置和开关。
具体来说，电源组件包括一个电源，电压调节装置集成在电源中，使得电源的电压可控， 两块ITO电极接在电源的两极，开关串联在电源上。通过开关的通、断电以及电源电压的控 制，可在透光基板一和透光基板二之间加上不同的电压，形成电场，胆甾相液晶微胶囊中的 液晶分子在电场的作用下发生偏转，可实现模糊和透明之间的转变。其中，电压调节装置的 形式为：采用滑动变阻器串联在电源上的方式来实现电压的调节。
实施例2
(Ⅰ)制备不同手性掺杂剂含量的胆甾相液晶微胶囊，实验过程与实施例1相同，与实 施例1的区别之处分别在于：
胆甾相液晶微胶囊A：手性掺杂剂(S811)的含量为16wt％，向列相液晶5CB的含量为 84wt％；
胆甾相液晶微胶囊B：手性掺杂剂(S811)的含量为17.5wt％，向列相液晶5CB的含量 为82.5wt％；
胆甾相液晶微胶囊C：手性掺杂剂(S811)的含量为19wt％，向列相液晶5CB的含量为 81wt％。
(Ⅱ)制备含不同胆甾相液晶微胶囊的多种红外反射器，实验过程与实施例1相同，与 实施例1的区别之处分别在于：
红外反射器一：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊A，胆甾相液晶微胶 囊B，胆甾相液晶微胶囊C；胆甾相液晶微胶囊A、胆甾相液晶微胶囊B与胆甾相液晶微胶 囊C的质量比值为1:1:1。
红外反射器二：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊B，胆甾相液晶微胶 囊C；胆甾相液晶微胶囊B和胆甾相液晶微胶囊C的质量比值为1:1；
红外反射器三：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊A，胆甾相液晶微胶 囊C；胆甾相液晶微胶囊A和胆甾相液晶微胶囊C的质量比值为1:1；
红外反射器四：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊A，胆甾相液晶微胶 囊B；胆甾相液晶微胶囊A和胆甾相液晶微胶囊B的质量比值为1:1。
对比例1
制备不同手性掺杂剂含量的胆甾相液晶微胶囊，实验过程与实施例1相同，与实施例1 的区别之处分别在于：
胆甾相液晶微胶囊D：手性掺杂剂(S811)的含量为14wt％，向列相液晶5CB的含量为 86wt％；
胆甾相液晶微胶囊E：手性掺杂剂(S811)的含量为15wt％，向列相液晶5CB的含量为 85wt％；
胆甾相液晶微胶囊F：手性掺杂剂(S811)的含量为18wt％，向列相液晶5CB的含量为 82wt％；
胆甾相液晶微胶囊G：手性掺杂剂(S811)的含量为21.5wt％，向列相液晶5CB的含量 为78.5wt％。
对比例2
制备含不同胆甾相液晶微胶囊的多种红外反射器，实验过程与实施例1相同，与实施例1 的区别之处分别在于：
红外反射器五：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊A；
红外反射器六：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊B；
红外反射器七：胆甾相液晶微胶囊添加种类为：胆甾相液晶微胶囊C。
试验例
本试验例对实施例1-2和对比例制备的红外反射器、胆甾相液晶微胶囊进行了测试。其中：
测试实施例1制备的三种胆甾相液晶微胶囊按质量比值1:1:1混合后得到的混合胆甾相液 晶微胶囊的微观结构，扫描电镜图如图3所示。其中，扫描电镜测试条件：测试电压5kv。
测试实施例1制备的三种胆甾相液晶微胶囊按质量比值1:1:1混合后得到的混合胆甾相液 晶微胶囊的光学性能，偏光显微镜图如图4所示。其中，偏光显微镜测试条件：两个偏振片 处于正交状态；偏光显微镜型号是Leica DM2700P。
测试实施例1制备红外反射器不加驱动电压和加驱动电压时透射率，测试结果如图7所 示。测试使用仪器：海洋光谱仪，仪器型号为Ocean Optics Maya 2000PROspectrophotometer。
测试实施例2和对比例2制备红外反射器的反射波宽，测试结果如图8所示。测试使用 仪器：海洋光谱仪，仪器型号为Ocean Optics Maya 2000PRO spectrophotometer。
测试对比例2制备的红外反射器六在不同温度下反射特性，测试结果如图9所示。测试 使用仪器：紫外可见近红外光谱仪，仪器型号为Lambda 950UV-vis spectrometer。
测试实施例1制备的胆甾相液晶微胶囊I、实施例2制备的胆甾相液晶微胶囊A-C以及对 比例制备的胆甾相液晶微胶囊D-G的反射波宽，测试结果如图10所示。测试使用仪器：海 洋光谱仪，仪器型号为Ocean Optics Maya 2000PRO spectrophotometer。
由图3和图4可知，胆甾相液晶微胶囊在扫描电镜下观察，胆甾相液晶微胶囊的球型结 构是完整的；将胆甾相液晶微胶囊通过偏光显微镜在透射模式进行观察，观察结果表面，胆 甾相液晶微胶囊中液晶的取向呈现马尔他交叉现象，胆甾相液晶微胶囊是球型结构会产生角 度无关效应。
参照图5，当透光基板一和透光基板二之间不加驱动电压和加驱动电压时，红外反射器变 化示意图可以看出，胆甾相液晶微胶囊中的液晶分子从中心向四周发散偏转为垂直于两透光 基板排列，从模糊态转变为透射几乎所有波段的光。
参照图6，当改变环境温度时，红外反射器变化示意图可以看出，升高温度时，胆甾相液 晶微胶囊中的液晶分子之间的螺距变小，从而使得反射波段蓝移；降低温度时，胆甾相液晶 微胶囊中的液晶分子之间的螺距变大，从而使得反射波段红移。
由图7可知，不加驱动电压时，红外反射器透射率较低且反射近红外光波段；加驱动电 压时，红外反射器透射率较高，从而实现模糊和透明之间的转变。
由图8可知，红外反射器的反射波宽与红外反射器中含有的胆甾相液晶微胶囊的种类有 关，单一的胆甾相液晶微胶囊制备得到的红外反射器反射波宽较窄，混合不同反射波段的胆 甾相液晶微胶囊后红外反射器的反射波宽增加(反射带宽可达150nm以上，更优者可达250nm 以上)。其中，实施例2制备的红外反射器一的反射波长为750-1000nm(25℃)；红外反射 器二的反射波长为810-995nm(25℃)；红外反射器三的反射波长分为两段，分别为758-854nm、 893-995nm(25℃)；红外反射器四的反射波长为752-919nm(25℃)。
由图9可知，改变温度时，红外反射器反射率随之发生变化，随着温度升高，反射波段 蓝移，温度降低，反射波段红移。具体为，当温度从20℃升高至45℃时，红外反射器的中心 反射波段从950nm移动到了800nm，反射波段移动了150nm。
图10显示了不同手性掺杂剂的含量的胆甾相液晶微胶囊的反射波段：
根据公式P＝1/(HTP×c)，P是螺距HTP是螺旋扭曲力常数，c是手性掺杂剂浓度；
公式λ＝△n×P，λ是反射波长，△n是平均折射率，P是螺距；
当手性掺杂剂含量高时，螺距变小，反射波段蓝移；当手性掺杂剂含量低时，螺距变大， 反射波段红移。由于700-800nm是红外光能量最高的部分，不能低于700nm，反射波段低于 700nm会影响可见光。因此，若红外反射器在较高温度时(通常为35℃以上)反射波段在 750-950nm，较底温度时(通常为25℃以下)反射波段在950nm以后则更加符合实际需要，实用性较强。根据图10可以看出当手性掺杂剂含量在16wt％、17.5wt％、19wt％时反射波段更优，更加符合实际需要的要求，且三者反射波段有重叠能使得混合后制备得到的红外反射 器反射波段更为平滑。综上可知，本发明提供的一种红外反射器，调节层中包括有不同反射 波段的胆甾相液晶微胶囊，使红外反射器的反射波段变宽(反射带宽可达150nm以上，更优 者可达250以上)，能反射更多的红外光。同时，本发明提供的红外反射器利用三维的胆甾 相液晶微胶囊球型结构能使得红外反射器具有角度无关效应且无需取向层帮助液晶分子取 向，同时还能很好的保持液晶小分子的响应性，通过混合不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊 能够达到宽波段的目的。红外反射器不仅可以通过增大接入电压，使液晶分子发生偏转，从 模糊向透明转变；撤除电压后液晶分子又恢复到初始状态，从透明变成模糊，还能通过增加 温度使得液晶分子螺距减小反射波段蓝移；减小温度使得液晶分子螺距增大反射波段红移。 红外反射器既能够根据人们的意愿来调节透明和模糊的变化，保护自己隐私，又能根据环境 的变化适时调节反射波段的移动达到冬暖夏凉、节能减排的效果，它作为一种新型的红外反 射器，具有创新、绿色、保护隐私、环保、节能和自调节的特点，可以做成柔性的器件用于 不规则的建筑表面，可应用于建筑、家居或液晶显示等领域中。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技 术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变 化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种红外反射器，其特征在于，包括有透光基板一、透光基板二以及设置于所述透光基板一和所述透光基板二之间的调节层，所述调节层包括有载体和不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊。
2.根据权利要求1所述的一种红外反射器，其特征在于，所述不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊反射的波段最大波长与最小波长差值在150nm以上；优选地，所述不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊至少包括在温度为25℃时，反射波段I的胆甾相液晶微胶囊I、反射波段II的胆甾相液晶微胶囊II和反射波段III的胆甾相液晶微胶囊III，其中，所述反射波段I的波长为710-850nm，所述反射波段II的波长为800-910nm，所述反射波段III的波长为860-1000nm；优选地，所述反射波段I的波长为730-850nm，所述反射波段II的波长为800-910nm，所述反射波段III的波长为860-990nm；优选地，所述反射波段I的波长为750-850nm，所述反射波段II的波长为800-910nm，所述反射波段III的波长为860-980nm。
3.根据权利要求1所述的一种红外反射器，其特征在于，所述胆甾相液晶微胶囊包括芯材和包覆于所述芯材表面的壳材；优选地，所述壳材包括有二氧化硅、聚脲树脂、橡胶或聚氨酯树脂中的至少一种；优选地，所述芯材为胆甾相液晶与表面活性剂形成的液晶微滴；优选地，所述表面活性剂包括乳化剂；优选地，所述乳化剂包括聚乙烯醇和纤维素纳米晶中的至少一种；优选地，所述乳化剂为聚乙烯醇。
4.根据权利要求3所述的一种红外反射器，其特征在于，所述胆甾相液晶为正性胆甾相液晶；优选地，所述胆甾相液晶包括向列相液晶小分子；优选地，所述胆甾相液晶由包括向列相液晶小分子与手性掺杂剂的制备原料混合自组装形成；优选地，所述手性掺杂剂为具有温度响应的小分子手性掺杂剂；优选地，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量份数之比为(60-90):(10-40)；优选地，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量份数之比为(75-90):(10-25)；优选地，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量份数之比为(78.5-86):(14-21.5)；优选地，所述向列相液晶小分子与所述手性掺杂剂的质量份数之比为(81-84):(16-19)。
5.根据权利要求1所述的一种红外反射器，其特征在于，所述胆甾相液晶微胶囊为球型结构；优选地，所述胆甾相液晶微胶囊为三维球型结构；优选地，所述胆甾相液晶微胶囊的直径范围为10-100μm；优选地，所述胆甾相液晶微胶囊中的液晶呈中心向四周发散的螺旋结构。
6.根据权利要求1所述的一种红外反射器，其特征在于，还包括有电源组件，所述透光基板一设置有电极一，所述透光基板二设置有电极二，所述电极一和所述电极二分别与所述电源组件电连接；优选地，所述透光基板一靠近所述调节层的一侧设置所述电极一，所述透光基板二靠近所述调节层的一侧设置所述电极二；优选地，优选地，所述电极一设置有若干个；优选地，所述电极二设置有若干个。
7.根据权利要求1所述的一种红外反射器，其特征在于，所述透光基板一和所述透光基板二之间设有边框，所述边框将所述胆甾相液晶微胶囊和载体包围封闭在内形成所述调节层；优选地，所述载体为绝缘载体；优选地，所述绝缘载体为绝缘性的流体；优选地，所述绝缘载体包括硅油、天然矿物油或甘油中的至少一种。
8.一种红外反射器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，在透光基板一和透光基板二之间加入载体与不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊的混合体。
9.根据权利要求8所述的一种红外反射器的制备方法，其特征在于，还包括有胆甾相液晶微胶囊的制备，包括如下步骤：
S0-1，将手性掺杂剂与胆甾相液晶按不同比例分别混合溶于溶剂，升温搅拌直至溶剂挥发完全，冷却，得到不同反射波段的胆甾相液晶；
S0-2，不同反射波段的胆甾相液晶分别与表面活性剂混合、乳化，分别制得具有液晶微滴的皮克林乳液；
S0-3，将溶胶溶液滴加至步骤S0-2制得的皮克林乳液中，通过溶胶凝胶法在皮克林乳液表面包裹形成壳层，制得不同反射波段的胆甾相液晶微胶囊；
其中，所述溶胶溶液为正硅酸四乙酯的乙醇、水溶液且pH值为2-3。
10.根据权利要求1-7任一项所述的红外反射器或权利要求8-9任一项所述的制备方法制备得到的红外反射器在建筑、家居或液晶显示领域中的应用。
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