前言
聚合物分散液晶複合材料是一種由聚合物基質和分散的液晶顆粒組成的複合材料，研究發現，通過PDLC的改性以及納米顆粒和染料的摻雜可以控制複合材料的電光性能、機械強度和熱穩定性等特性，調整聚合物基質的性質以及液晶顆粒的濃度和分散度，進而控制其特征。
液滴内部的導向器配置主要由邊界條件（表面錨固）、液相色譜材料參數以及液滴的形狀和尺寸決定。
外部因素（如電場或磁場、溫度、應力等）會改變取向結構，進而感化液晶液滴的光散射，導緻聚合物分散液晶（PDLC）薄膜的光傳輸。
材料與方法
通常使用丙烯酸酯單體來通過紫外聚合制備PDLC薄膜，在柔性丙烯酸酯單體中，形貌和E-O性質的調節受到一定限制。
研究人員将一些獨特的結構引入正常丙烯酸酯單體中，例如羟基、環氧、苯基和雙酚，一旦這些結構摻入聚合物基質中，可以通過改變氫鍵互相作用、丙烯酸酯單體的粘度、聚合物基質的折射率和聚合物網絡形态來優化PDLC複合薄膜的E-O性能。
值得注意的是，即使在低液晶負載下，羟基的存在也能促進PDLC薄膜表面聚合物薄層的形成，進而改善E-O性能。
最近，研究人員通過一種設計獨特、簡潔優雅的丙烯酸酯單體（A3DA）實作了低壓驅動的PDLC系統，該單體具有十二烷基末端鍊的苯部分，我們專注于比較丙烯酸酯單體以及末端結。
我們實驗發現，化合物在主鍊季碳上的不對稱取代增加了空間位阻，降低了聚合速率，通過将單體結構從柔性變為剛性，對比度（CR）提高了許多倍。
此外，當含有矽氧烷的單體摻入聚合物基質中時，可以在不降低E-O性能的情況下增強機械性能。
PDLC薄膜通常由硫醇-烯單體組成，并通過紫外聚合進行制備，光學粘合劑是這類單體的一個很好的例子，與丙烯酸酯體系相比，這些單體具有轉化效率高、速度快、耐水性好、隔熱性能好、抗氧化惰性和光引發劑用量少。
硫醇-烯反應通常以兩種方式發生：自由基介導的抗馬爾科夫尼科夫加成和堿基或親核試劑引發的硫醇-邁克爾加成，在前者中，引發劑從光或熱中吸收能量并産生自由基以引發反應，後者采用堿或親核試劑，其可能削弱烯烴雙鍵的鍵能，在溫和條件下開始反應。
研究中使用了氟化LC分子、烯烴封端LC分子和氰基封端的TolaneLC分子，将氟化LC分子摻雜到商業LC（E8）中，并固定在PDLC複合薄膜，摻雜含量為50.0wt%。
氟化LC分子的摻雜含量和末端鍊長度對LC的實體性質（如介電各向異性、折射率和粘度）以及聚合物網絡形貌和PDLC複合薄膜的E-O性能産生影響。
研究結果表明，最佳的8.0wt%摻雜氟化液晶分子能夠實作複合薄膜的顯著降低驅動電壓，并采用烯烴封端液晶分子或氰基封端的Tolane液晶分子。
按照上述研究方法，可以獲得具有低驅動電壓、高對比度和快速響應時間的PDLC複合薄膜的最佳E-O性能。
液晶丙烯酸酯、乙烯基醚和環氧樹脂是常用的單體，液晶丙烯酸酯通常通過自由基引發的紫外聚合，而液晶乙烯基醚通常通過陽離子引發的紫外聚合，紫外或熱引發的液晶環氧樹脂可以通過紫外或熱聚合。
關鍵因素是剛性結構液晶單體（LCM）的聚合速率較低，是以非LCM的自由基聚合起主導作用。
液晶與聚合物基體之間發生微相分離，在第一步中形成多孔聚合物網絡結構，類似于PDLC，在足夠的外加電場和适當的紫外強度條件下，定向LCM進一步聚合，形成具有順向取向聚合物網絡的較大多孔結構（HAPN），由此得到的複合薄膜被稱為PD&PSLC。
在上述工作中，采用具有SmA-N*相變的液晶，所得複合薄膜在控制溫度下可以可逆地呈現橫向透明和強光散射狀态。
這種薄膜結合了大面積制備和靈活性的優點，還進行了電控PD&PSLC複合薄膜的雙步聚合，研究結果表明，所制備的PD&PSLC複合薄膜除了具有良好的成膜性能外，還具有更優異的E-O性能和力學性能。
在傳統的PDLC中，LC、單體和引發劑被混合在一起，全有機系統存在一些限制，為了增強聚合物基質的光學、熱學和機械穩定性，并改善與LC的互相作用，納米顆粒（NPs）被引入其中。
NPs主要影響聚合物/LC界面的介電常數、折射率和錨固力，已經研究了各種類型的NPs來制備具有優異品質的PDLC薄膜。
近年來的研究表明，金屬NPs摻雜的PDLC薄膜表現出更好的E-O、介電和光學性能，特别是Ag和Au摻雜薄膜具有低驅動電壓和高CR。
這是因為金屬與液晶(LC)之間的界面處的表面等離子體激發增強了局部電場，通過納米液滴的光散射和銀NPs周圍的局部場增強的累積效應，我們觀察到含有AgNPs的染料摻雜PDLC的随機雷射。
盡管NPs由于其内在特性而具有調節薄膜形态的潛力，但很難預測NPs摻雜的PDLC相對于未摻雜的PDLC的性能。
在染料摻雜的PDLC（D-PDLC）中，觀察到染料分子會增加光吸收，并降低實作光學效應所需的功率。
- PDLCs已經得到多個研究小組的廣泛研究，發現染料分子與液晶分子之間存在強烈的微觀互相作用，影響液晶的折射率、介電常數、取向順序和相變溫度，染料的摻雜顯著改善了薄膜的E-O性能，因為它們有助于改變PDLC的形态。
納米石墨、富勒烯和碳納米管（CNTs）等碳納米填料由于其高電、熱和機械性能等優點而受到越來越多的關注，具體來說，碳納米管的排列對于其機械和電氣性能的各向異性起着關鍵作用：它們在管軸方向上表現出顯著特性，在垂直方向上則較小。
單壁納米管（SWNTs）和多壁納米管（MWNTs）是兩種具有代表性的碳納米管，它們已成功地作為摻雜劑應用于PDLC，以提高其E-O性能。
特别是，光調制的根本瓶頸是被限制在有限的波段範圍内，如可見光區域（400-800nm）或近紅外區域（NIR，800-2500nm）。
不可見的較短波長近紅外區域（800至1500nm）承載了整個太陽能的約50%，是以在這個範圍内實作屏蔽性能對于高效節能的智能窗戶至關重要。
PDLC薄膜中實作寬帶光調制和可見光透射率調節，以及對800nm至2500nm近紅外光的屏蔽性能，在聚合物糖漿中結合了鎢青銅（Cs）調諧層，聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP）納米棒（NRs）和含有從近晶A（SmA）到手性向列（N*）相變的液晶，并在薄膜中形成精心設計的聚合物結構。
全息PDLC（HPDLC）是一種聚合物-液晶複合材料，與PDLC相比，它具有相對較高的預聚物/單體/低聚物濃度。
HPDLC的結構由周期性的暗條紋和亮條紋組成，這些條紋是在充滿液晶、單體和光引發劑（PhI）混合物的液晶單元中建立的。
該液晶單元在兩個或多個具有适當波長和功率的相幹雷射束産生的幹涉圖案下進行曝光，形成的幹涉圖案導緻不均勻的光聚合和相分離。
明亮區域具有高聚合速率（單體從暗區擴散到亮區），而暗區具有低聚合率（液晶從亮區擴散到暗區），進而形成具有交替的聚合物和液晶區域的布拉格光栅。
這種周期性折射率曲線在細胞中形成，是以可以衍射光線，光栅的形貌和衍射特性受書寫裝置、材料、擴散速率、固化條件和相分離過程的影響。
HPDLC有許多有前途的應用，包括衍射光栅（DG）、聚合物切片（POLICRYPS）、波導、自動立體圖像配置設定器、三維（3D）資料存儲和光子晶體。
PDLC已經在OLED、Micro-LED、太陽能集熱器、OFET和太陽能電池等器件元件中得到應用，其中液晶液滴在施加于薄膜法線方向的外加電場下單向排列。
這種PDLC薄膜被用于提高OLED的光耦合效率，通過選擇性地将從OLED發出的光散射到入射角度較大的方向，而不是較小的方向，進而減少光損失，避免由全内反射引起的損失。
CNT薄膜半導體驅動電路與PDLC像素的單片內建已經進行了研究，所制備的PDLC像素表現出良好的對比度和高性能。
基于PDLC的傳統窗戶需要外部電力供應才能運作，無法與傳統太陽能電池結合以實作能源節省。
LSC器件的一個重要特點是能夠收集直射光、漫射光和地面反射光，是以即使在非理想的照明條件下，也可以産生可測量的能量。
結論
通過改變單體和液晶的結構、采用兩步聚合方法以及摻雜納米顆粒、染料和碳納米管等手段，優化了PDLC薄膜的電光性能。
研究表明，複合薄膜具有中等潤濕性，并且對L或D糖、氨基酸和DNA等物質表現出選擇性響應性，通過适當的材料工程，展示了具有角度選擇性散射特性的被動PDLC薄膜，其響應是基于角度而非空間位置。
降低媒體的電阻率和增加MWCNT誘導的電池電容來增強電場，此外，通過改性進一步提高了MWCNT的分散性，減弱了對LC分子的相應錨定效果，進而提高了透射率。
參考文獻
【1】Ghosh，《智能可切換自适應聚合物分散液晶（PDLC）玻璃的熱性能評估》
【2】Labeeb，《用于儲能應用的聚合物/液晶納米複合材料》
【3】Nasir，《通過真空玻璃耦合制備的聚合物分散液晶基可切換玻璃》
【4】Armentano，《聚合物膜分散液晶（PMDLC）：一種新的光電器件》