1、附件 2陕西师范大学大 学 生 创 新 性 实 验 计 划 项 目申 请 表项目名称纳米粒子掺杂对液晶材料性能的影响研究 学生所在单位 （基础部填）申报单位 化学与材料科学学院 项目负责人 冯璐 起止年限 2010 年 04 月至 2011 年 06 月 陕西师范大学教务处2010 年 1 月项目名称 纳米粒子掺杂对液晶材料性能的影响研究申请经费 1 万 起止时间 2010 年 04 月至 2011 年 6月姓名 年级 所在单位及专业 联系电话 E-mail冯璐 09 理科部材料化学 15289283003 吉震飞 09 理科部材料化学 13572252798 jizhenfei123sina
2、。com蒙明辉 09 理科部材料化学 13572276177 刘艳敏 08 理科部化学 15114823620 申请团队高玉 08 理科部化学 15829689643 姓名 陈沛 职务/职称 副教授导 师电话 029-85308081 E-mail 一、申请理由（包括自身具备的知识条、自己的特长、兴趣等）冯璐：我是一名材料化学专业的大一学生，我已经修读了无机化学，正在学习分析化学。通过对这些课程的学习，我发现自己对化学有了更深的喜爱，并且希望了解更多有关化学方面的知识，同时，作为一名材料化学专业的学生，我渴望通过动手来提升自己的实验技能。所以我很希望通过这次创新性实验项目来拓展自己的知识面，满
3、足对化学知识的渴望，锻炼自己的化学实践经验，提升化学素养。吉震飞：我是一名来自材料化学专业的大一学生，通过半年无机化学和基础无机化学实验的学习让我对液晶材料性能这样研究性领域产生了浓厚兴趣，这半年分析化学课程的学习更激发了我的求知欲望，我已经掌握了一些基本的实验技能，希望通过与导师的学习和这次创新性实验的锻炼能更深入了解化学的神奇和探索其中的奥秘。蒙明辉：我是一名材料化学专业的大一学生，我已经修读了无机化学，正在学习分析化学。我一直对化学有着浓厚的兴趣，并掌握了一些基本的实验技能。这次创新性实验项目给了我一个切身实践的机会，我很想把握住这个机会。我希望在这个项目中通过导师的指导与自身实践相结合
4、，通过团队合作，使自己的化学研究水平上升到一个新的层次。刘艳敏：我是一名来自化学专业的大二学生，通过对无机化学，分析化学，物理化学及有机化学相关知识的学习，掌握了不少理论知识和实验的操作技能。希望通过这次创新性实验，提升自己的实践能力，同时，我相信，在老师的帮助与带领下，我们会取得很好的进展。高玉：我是一名来自化学专业的大二学生。通过高中的学习，我对化学产生了浓厚的兴趣。在大学里又学到了无机化学，有机化学，分析化学，物理化学，掌握了很多相关的化学基本理论和实验操作技能。希望通过这次实验，在老师和队友的协助，当然自身的努力是最主要的，使我可以更接近化学，了解化学，学到更多的知识，得到更好的发展。
5、合作导师 陈沛（副教授） 一直在纳米材料和液晶材料的交叉领域从事研究工作，对纳米材料的制备，表征及性能方面有较深入的研究，另外对液晶材料的光电性能，热性能等有较全面的了解。本实验室一直在液晶材料的合成，工程化等方面从事多项科研课题的研究，具有较完善的测试手段和知识储备，可为本课题的实施提供技术支撑。目前，指导研究生 3 名，分别从事纳米材料和液晶材料的合成，已探索出一些新颖的合成方法，可有效指导课题的顺利进行。二、项目实施方案（研究方法、思路、阶段等）研究思路：为降低液晶显示器的工作电压、响应时间、改善光电性能，本项目将纳米技术与液晶显示技术融合在一起，选用纳米SiO2、TiO2 和纳米 LT
6、A、MFI 型分子筛作为掺杂的纳米粒子，研究合成方法，解决无机材料向有机材料的有效掺杂难题，考察掺杂的纳米粒子对液晶材料各项性能的影响。液晶在显示市场中所占份额越来越大，市场对液晶显示器的要求也越来越高。从液晶材料自身性能入手进行改善被认为是最根本的方法，相比于开发合成新型的液晶材料，利用纳米粒子的独特性能，将其掺杂到液晶材料中，实现对液晶性能的调控是简便快捷的方法之一，也是近年来的研究热点。掺杂碳纳米管、Pd、Ag、Au、Ag-Pd 等金属纳米粒子、纳米氧化物 MgO、铁电性纳米粒子 BaTiO3、CdS 等不同的纳米粒子可以从不同方面改进液晶的光电性能，如降低液晶器件的驱动电压， ，改进普
7、通液晶的频率响应特性，降低液晶盒的工作温度，提高了光电性能等。美国的课题组作专题详细论述了纳米粒子掺杂对未来液晶显示器性能的深远影响1，日本的研究者对纳米粒子在液晶材料中有效掺杂技术进行较深入的研究2，对等离子纳米 Au 粒子在 5CB液晶材料中的有效掺杂也取得了一些进展3，美国研究了纳米粒子与液晶材料的相互作用机理4。我国复旦大学研究了铁电纳米粒子Sn2P2S6 掺杂 5CB 液晶材料，也发现可降低开启电压5.但是上述研究仅将纳米粒子掺杂在一种液晶材料中，虽然所得的研究结果诱人，但没有实用价值。因为在显示器中实际使用的是二十多种液晶材料的混合物，而非单一液晶材料。 本研究室多年从事液晶材料的
8、合成、混配及在显示器中应用的研究，不但储备了大量的液晶材料，而且掌握着实用化液晶配方，因此，拟将纳米粒子掺杂在液晶配方中，考察对显示综合性能的影响，所得的数据可直接用于改善液晶显示器的性能，实用性极高。因此，本课题既具有良好的学术价值又有广阔的市场应用前景。1 H. Qi, T. Hegmann, impact of nanoscale particles and carbon nanotube on current and future generations of liquid crystal displays, Journal of materials chemistry, 2008,
9、18, 3288-3294.2 N. Nishida, Y. Shiraishi, S.Kobayashhi, N. Toshima, Fabrication of liquid crystal sol containing capped Ag-Pd bimetallic nanoparticles and their electro-optic properties, Journal of Physical chemistry C, 2008,112:202843 S. Khatua, P. Manna, W. Chang, A. Tcherniak, E. Friedlander, E.
10、R. Zubarev, S. Link, Plasmonic NanoparticlesLiquid Crystal Composites, Journal of Physical chemistry C, 2010,xx:xxxx.4G. M. Koenig Jr., J.DE Pablo, N. L. Abbott, Characterization of the reversible interaction of pairs of nanoparticles dispersed in nematic liquid crystals, Langumuir, 2009,25:13318-13
11、321.5 张天翼 许军 王莹 杜玉扣, CdS 纳米粒子掺杂的液晶显示器件的低开启电压和频率调制特性, 电子器件,2008,31:96-99.研究方法研究方案（技术路线）及可行性分析（1）纳米 SiO2、TiO2 和纳米 LTA、MFI 型分子筛的制备方法研究a. 采用溶胶-凝胶法、微乳液法、水热合成法，探索纳米粒子的合成条件；b. 利用 SEM、TEM、XRD 等手段对纳米粒子的结构、尺寸、形貌等进行表征；c对纳米粒子表面进行改性，改善纳米粒子的团聚问题。（2）无机纳米粒子在有机液晶材料中有效掺杂技术研究a. 探索合适的有机溶剂和分散技术；b. 考察纳米粒子在液晶材料中稳定存在的条件；c利
12、用 SEM、TEM、XRD 等手段对纳米粒子在液晶材料中的存在状态进行表征。（3）纳米粒子/液晶复合材料的显示性能研究。a. 利用 DSC，研究纳米粒子对液晶材料热性能的影响；b. 利用偏光-显微温台，研究纳米粒子对液晶材料液晶相变行为的影响；c利用双折射仪，考察纳米粒子对液晶材料光学性能的影响。可行性分析：（1） 原理上：纳米粒子已经成功掺杂到单一液晶材料中，这说明通过控制条件，将纳米粒子掺杂到多种液晶混合物中，从原理来说，是可行的。（2） 材料、设备上：本实验室有 DSC、偏光-显微温台、双折射仪等设备，同时还有大量现成的夜晶材料可供使用，在材料和设备上，保证了本项目的顺利进行。技术上：本
13、研究室在纳米无机多孔材料研究上已积累了丰富的经验，能利用水热合成技术可控制备纳米分子筛，可为本项目的开展提供技术上的支持。研究阶段：1 纳米粒子的制备2 掺杂技术研究3 纳米粒子/液晶复合材料性能研究三、创新与特色主要内容：（1）纳米 SiO2、TiO2 和纳米 LTA、MFI 型分子筛的制备方法研究；（2）无机纳米粒子在有机液晶材料中有效掺杂技术研究；（3）纳米粒子/液晶复合材料的显示性能研究。创新点：将纳米粒子掺杂到实际混晶配方中，更具有实用价值。拟解决的关键问题：无机纳米粒子在有机液晶材料中有效掺杂技术。四、预期成果发表文章 2 篇，申请发明专利 1 项。五、项目2010.4-2010.
14、10：纳米粒子的制备；2010.11-2011.2：掺杂技术研究；2011.3-2011.6：纳米粒子/液晶复合材料性能研究 进程安排六、项目责任人承诺在获得立项后，本人将与项目组成员团结一致，努力做好该项目的研究工作，实现制定的目标。如果因主观原因导致项目执行不力，未达到预期目标，本人与项目组成员愿意承担相应损失。负责人签名： 年 月 日经费预算支出项目 支出（元）实验试剂等原材料购买 5000测试表征 4500图书资料及论文发表等 500总计（元）：10000导师意见：签名： 年 月 日基础部意见：签名： 盖章 年 月 日学院意见：签名： 盖章 年 月 日学校专家评审意见：负责人签名： 盖章 年 月 日学校意见：签名： 盖章 年 月 日注：对于基础部的学生，基础部要统一组织申报，对申报的项目集中进行初评，同时与各相关协商按照限额分配一览表中的名额，确定最终申报名单，并以学院为单位上报到教务处。
