本發明屬于智能調光材料，具體涉及基于高比表面積多孔碳摻雜界面改造的雙穩態pdlc調光膜及其制備方法和應用。
背景技術：
1、液晶調光技術憑借其動態調控透光特性的優勢，在智能窗、顯示設備等領域備受關注。傳統聚合物分散液晶(pdlc)調光膜通過外加電場改變液晶分子取向實現透光率調節，但需持續施加電壓以維持透明狀態，長期運行能耗較高，尤其在規模化應用中存在顯著能源浪費。近年來，基于雙穩態液晶(如膽甾相體系)的技術通過記憶效應實現了斷電狀態保持，但其制備過程使用原料成本昂貴且工藝復雜，導致其應用范圍受到制約。此外，現有雙穩態器件的響應效率低，響應時間長，已不能較好滿足行業發展的更高需求。
技術實現思路
1、本發明為了克服現有技術中的上述問題，提供了基于高比表面積多孔碳摻雜界面改造的雙穩態pdlc調光膜及其制備方法和應用。
2、為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：
3、本發明的目的之一是提供基于高比表面積多孔碳摻雜界面改造的雙穩態pdlc調光膜，該雙穩態pdlc調光膜包括：聚合物基體、分散于聚合物基體中的液晶微滴、摻雜于聚合物基體中的離子-碳復合添加劑和間隔子；離子-碳復合添加劑由多孔碳材料經酸化處理、預吸附離子液體得到。
4、進一步限定，聚合物基體為紫外固化膠；離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽衍生物。
5、進一步限定，離子液體為解離后能增強液晶微滴極化電場且與液晶相容性好的離子添加劑。
6、進一步限定，分散于聚合物基體中的液晶微滴粒徑為3-5μm；多孔碳材料比表面積≥1000m2/g，孔徑4-12nm，粒徑200-500nm。
7、更進一步限定，多孔碳材料比表面積為1800m2/g。
8、進一步限定，離子液體摻雜量為聚合物基體、液晶微滴和離子-碳復合添加劑三者之和的0.1-1wt％。
9、進一步限定，多孔碳材料酸化處理所用液體為濃硫酸，處理時間1-3h。
10、本發明的目的之二是提供一種上述基于高比表面積多孔碳摻雜界面改造的雙穩態pdlc調光膜的制備方法，該方法包括：裂解生物質制備多孔碳材料，將多孔碳材料經酸化、球磨后與離子液體混合，得到離子液體-碳復合添加劑，將離子液體-碳復合添加劑分散至預聚物中，并通過相分離法形成微滴，隨后在紫外光輻照下固化，形成pdlc膜。
11、進一步限定，球磨至多孔碳材料粒徑為200-500nm。
12、進一步限定，離子液體與多孔碳材料質量比為1：0.1-1：1。
13、進一步限定，預聚物包括聚合物基體與和液晶。
14、更進一步限定，液晶用量為預聚物的50wt％，聚合物基體用量為預聚物的50wt％，離子-碳復合添加劑摻雜量為預聚物質量的3wt％。
15、進一步限定，紫外光輻照波長為365nm，功率密度為10mw/cm2，固化10min。
16、進一步限定，pdlc膜厚度為10-40μm。
17、本發明的目的之三是提供一種上述基于高比表面積多孔碳摻雜界面改造的雙穩態pdlc調光膜的應用，具體的該雙穩態pdlc調光膜用于智能窗、可調光隔斷、動態顯示等領域。
18、本發明的有益效果為：
19、本發明通過引入高比表面積多孔碳材料對液晶-聚合物界面進行改造，結合多孔碳材料的離子吸附-脫附機制，實現雙穩態pdlc調光膜制備低能耗、低成本且具有雙穩態調光功能。與現有技術相比，本發明還有以下優點：
20、(1)本發明將高比表面積(≥1500m2/g)多孔碳材料摻進聚合物基體中，該多孔碳材料孔徑以中孔(2-50nm)為主，粒徑為50-500nm，能保證多孔碳材料高效吸附自由離子并形成穩定極化電場；此外，本發明中多孔碳材料表面經酸化處理，增強表面官能團(如羧基、羥基)的離子吸附能力。
21、(2)本發明將多孔碳材料與離子液體按質量比1：0.1-1：1混合，使離子液體均勻吸附于多孔碳材料孔道內，再分散至聚合物基體中，進而將離子液體引入聚合物基體中，離子液體與液晶相容性≥5wt％，優化了離子遷移率≥10-4cm2/(v·s)。
22、(3)本發明的pdlc調光膜具有雙穩態驅動機制。透明態維持：當向pdlc調光膜施加正向直流電場(50v，0.1-1s)時，離子遷移至多孔碳材料孔道內形成極化電場，撤去外場后極化電場持續驅動液晶分子有序排列、統一取向，極化電場維持時間＞8h(即衰減時間>8h)；散射態切換：施加反向電場(-50v，0.5-2s)時，離子從碳孔道脫附，極化電場消失，液晶分子恢復無序散射，其中極化電場的儲存是依靠液晶-聚合物界面改造實現的。
23、(4)本發明通過雙穩態驅動機制與復合摻雜設計，實現了零能耗維持，pdlc調光膜狀態切換后無需持續供電，綜合能耗降低≥60％；且基于離子遷移與脫附的動態調控機制，本發明pdlc調光膜透光態切換時間為0.5-1.5s，散射態恢復時間為1.0-2.0s，滿足高頻調光場景需求。此外，相較于傳統膽甾相雙穩態技術，無需使用特殊手性摻雜劑等昂貴原材料，材料成本較膽甾相雙穩態技術降低40％以上。
1.一種基于高比表面積多孔碳摻雜界面改造的雙穩態pdlc調光膜，其特征在于，該雙穩態pdlc調光膜包括：聚合物基體、分散于聚合物基體中的液晶微滴、摻雜于聚合物基體中的離子-碳復合添加劑和間隔子；
2.根據權利要求1所述的雙穩態pdlc調光膜，其特征在于，聚合物基體為紫外固化膠；離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽衍生物。
3.根據權利要求1所述的雙穩態pdlc調光膜，其特征在于，離子液體為解離后能增強液晶微滴極化電場且與液晶相容性好的離子添加劑。
4.根據權利要求1所述的雙穩態pdlc調光膜，其特征在于，分散于聚合物基體中的液晶微滴粒徑為3-5μm；多孔碳材料比表面積≥1000m2/g，孔徑4-12nm，粒徑200-500nm。
5.根據權利要求1所述的雙穩態pdlc調光膜，其特征在于，離子液體摻雜量為聚合物基體、液晶微滴和離子-碳復合添加劑三者之和的0.1-1wt％；多孔碳材料酸化處理所用液體為濃硫酸，處理時間1-3h。
6.權利要求1～5任一項所述的雙穩態pdlc調光膜的制備方法，其特征在于，該方法包括：裂解生物質制備多孔碳材料，將多孔碳材料經酸化、球磨后與離子液體混合，得到離子液體-碳復合添加劑，將離子液體-碳復合添加劑分散至預聚物中，并通過相分離法形成微滴，隨后在紫外光輻照下固化，形成pdlc膜。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，球磨至多孔碳材料粒徑為200-500nm；離子液體與多孔碳材料質量比為1：0.1～1：1；預聚物包括液晶和聚合物基體。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，紫外光輻照波長為365nm，功率密度為10mw/cm2，固化10min；pdlc膜厚度為10-40μm。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，液晶用量為預聚物的50wt％，聚合物基體用量為預聚物的50wt％，離子-碳復合添加劑摻雜量為預聚物的3wt％。
10.一種權利要求1～5任一項所述的雙穩態pdlc調光膜的應用，其特征在于，雙穩態pdlc調光膜用于智能窗、可調光隔斷、動態顯示領域。