纳米复合材料诱导的具有光学奇异性的复杂光

本文通过偏光显微镜、电导率研究以及电光行为研究，详细考察了由向列相 5CB 承载的基于长（5-10 $\mu$m，${o}$-MWCNTs）和短（2 $\mu$m，${m}$-MWCNTs）多壁碳纳米管（MWCNTs）的纳米复合材料。观察并从理论和实验上研究了 MWCNTs 的自发自组织。采用简单的 Smoluchowski 方法估算了聚集的半衰期。结果表明，聚集过程包含两个不同阶段：快速阶段，形成松散聚集体（${L}$-聚集体）；慢速阶段，形成致密聚集体（${C}$-聚集体）。${L}$-聚集体和 ${C}$-聚集体均具有极度分支的分形边界。对于 ${o}$-MWCNTs，在 $C=C_p\approx$ 0.0025-0.05 % wt 时观察到了渗流结构的形成；对于 $m$-MWCNTs，在 $C=C_p\approx$ 0.005-0.25 % wt 时观察到了渗流结构的形成。提出了描述内部捕获有 5CB 分子的 ${C}$-聚集体形成的物理模型。该模型与实验测量的特性吻合良好。结果表明，MWCNTs 强烈影响被捕获在 MWCNT 骨架内部的 LC 分子以及聚集体边界附近界面 LC 层的结构组织。此外，当施加的电压超过 Freedericksz 阈值时，界面层的结构及其双折射发生了剧烈变化。最后，首次观察并讨论了相邻 MWCNT 聚集体分支之间反演壁的形成。