초록 ▼

광 및 열전특성 고분자복합재료는 복합재료에 광과 전기적 기능성을 부여하여 차세대의 기능성 복합재료를 개본재료로 응용할 수 있다. 본 연구에서는 고분자/액정 복합체로서 고분자분산액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)를 선정하였고 여러 종류의 아크릴계 monomer와 다관능기의 가교제들로 이뤄지는 monomer system에 액정을 각각 60~80:40~20 정도로 혼합한 뒤 광개시제를 혼합하여 UV로 중합되는 필름을 도전성의 투명판 사이에 형성시키는 방법으로 PDLI cell의 전기광학적 특성을

광 및 열전특성 고분자복합재료는 복합재료에 광과 전기적 기능성을 부여하여 차세대의 기능성 복합재료를 개본재료로 응용할 수 있다. 본 연구에서는 고분자/액정 복합체로서 고분자분산액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)를 선정하였고 여러 종류의 아크릴계 monomer와 다관능기의 가교제들로 이뤄지는 monomer system에 액정을 각각 60~80:40~20 정도로 혼합한 뒤 광개시제를 혼합하여 UV로 중합되는 필름을 도전성의 투명판 사이에 형성시키는 방법으로 PDLI cell의 전기광학적 특성을 측정하여 각 구성성분의 양과 종류에 따른 영향을 검토하였고 그 결과로부터 최적의 조합비와 성분을 얻었다. 실험 결과 monomer로 laurylmetacrylate와 2-ethylhydroxy methacrylate를 70:30의 비로 혼합한 뒤 가교제로 trimethlolpropane triacrylate를 2 wt.%정도 혼합된 system이 가장 우수한 전기광학적 특성을 나타내었다. 이밖에 수용성 polmer를 분산제로 하여 액정을 물에 분산시킨 후 제조되는 NCAP(Nematic Curvilinear Aligned Phase)를 제조하여 전기광학적특성을 검토하였다. 수용성 polymer로는 통상의 polyvinyl alcohol뿐만 아니라 친수성인 acrylamide와 소수성인 styrene, methymetacrylate등을 구성요소로 되는 수용성 고분자를 합성하여 실험하였다. 실험에서 얻어진 PDLC cell은 구동전압이 20volts 미만이고 hysteresis가 5volts 미만인 비교적 우수한 특성을 가지고 있었다. 이와 같이 실험에서 얻어진 정보는 광조절용 대형 패널등에 직접 응용 될 수 있으며 고강도의 투명한 고분자재료와의 복합화로 기능성을 가진 고분자복합재료를 제조할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 액정을 이용하는 고용량의 기억소자에 액정/고분자의 상호작용에 대한 기초적 지식과 선택에 대한 정보를 제공할 것이다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...23
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...27
• 제 1 절 서론...27
• 1. 고분자-액정 복합필름...27
• 2. PDLC필름의 이론적 배경...30
• 가. 고분자 매트릭스와 저분자 액정의 광학적 특성...30
• 나. 액정의 Director Configuration...31
• 3. PDLC필름의 전기 광학적 평가...36
• 가. Response(Driving and Threshold) Voltage...36
• 나. Response Time...37
• 다. Display Contrast...38
• 4. PDLC필름의 제조...41
• 가. Polymerization Induced Phase Separation(PIPS법)...41
• 나. Thermally Induced Phase Separation(TIPLS법)...43
• 다. Solvent Induced Phase Separation(SIPS법)...43
• 라. Encapsulation법(NCAP제조법)...43
• 제 2 절 실험...45
• 1. UV-광중합에 의한 PDLC의 합성과 광학적 특성의 연구...45
• 가. 재료...45
• (1) 모노머와 가교제...45
• (2) 액정...46
• (3) ITO Glass와 Spacer...47
• 나. PDLC필름의 제조...47
• 다. 전기-광학적 특성의 측정...49
• (1) 광 투과도(Transmittance)의 측정...49
• (2) 응답시간(Response time)의 측정...50
• (3) 임계 전압(Threshold voltage)과 구동전압(Driving Voltage)의 측정...51
• 라. 상분리 속도의 측정...51
• 2. Encapsulation법에 의한 PDLC의 제조 및 특성 연구...52
• 가. 수용성 고분자의 합성...52
• (1) 수용성 Copolymer의 합성...53
• (2) 분산성 실험...53
• (3) NCAP cell의 제조...54
• 3. PNLC의 제조 및 특성연구...55
• 가. PSLG의 합성...57
• 나. PSLG coating과 PNLC의 형성...58
• 제 3 절 결과 및 고찰...60
• 1. UV 중합 PDLC 필름의 전기-광학적 성질...60
• 가. 필름 두께의 영향...60
• 나. Hysteresis...68
• 다. 가교제 종류의 영향...69
• 라. 가교제 함량의 영향...76
• 마. Monomer종류의 영향...86
• 바. 중합 시간의 영향...91
• 사. 액정의 종류에 따른 영향...92
• 아. 임계전압($V_th$)의 변화...93
• 자. 구동전압($V_dr$)의 변화...95
• 차. 최대투광도($T_max$)와 최소투광도($T_min$)의 변화...98
• 카. 액정의 양에 따른 영향...101
• 타. Response time의 변화...103
• 2. 제조된 PDLC필름의 Morphology...107
• 3. 상분리속도의 측정...116
• 가. 가교제 함량의 영향...116
• 나. Monomer종류의영향...117
• 다. 개시제와 Photosensitizer의 영향...117
• 4. Encapsulation법에 의한 PDLC 필름(NCAP)...122
• 가. NCAP필름을 위한 수용성 copolymer의 분산성...122
• (1) 수용성 copolymer의 합성과 특성...122
• (2) Copolymer분자의 흡착성...123
• (3) LC분산체의 안정성...126
• 나. NCAP의 제조와 전기-광학적 특성...132
• (1) NCAP필름의 전기-광학적성질...132
• (2) NCAP필름의 morphology...138
• 5. PNLC필름의 제조와 전기광학적 특성...142
• 가. Poly( -amino acid)s의 합성...142
• 나. PSLG coating과 PNLC의 형성...145
• 다. PNLC필름의 전기-광학적 특성...146
• 라. Polyamino acid를 이용한 PDLC필름의 morphology...152
• 제 4 절 결론...154
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...157
• 제 5 장 연구개발의 활용계획...158
• 제 6 장 참고문헌...160