铪掺杂钛酸钡纳米颗粒增强铁电液晶电光性能的研究及其在高性能显示技术中的应用

【编辑推荐】本研究通过球磨法制备58 nm铪掺杂钛酸钡（Hf-BaTiO3）纳米颗粒，探究其不同浓度（0.1-0.3 wt%）对铁电液晶（FLC）性能的影响。0.15 wt%浓度组表现出显著优化的光电特性：自发极化（PS）增强、介电常数（?）提升、光学对比度提高，同时降低饱和电压并改善温度稳定性，为高性能液晶显示（LCD）技术提供新材料解决方案。

　　

Highlight

这项研究揭示了0.04 mol%铪掺杂钛酸钡（Hf-BaTiO₃）纳米颗粒对铁电液晶（FLC）电光性能的调控作用。通过球磨法制备的58 nm纳米颗粒在0.15 wt%浓度时展现出"黄金比例"效应——其光电性能提升犹如为液晶分子装上了"纳米引擎"：不仅自发极化（P_S）提升17%，介电常数（?）更是飙升至7391，相当于为每个液晶分子配备了微型电容器。

Results and discussion

X射线衍射（XRD）图谱显示，球磨后的Hf-BaTiO₃仍保持四方相结构（空间群P4mm），晶轴比c/a=1.0097如同分子级的"弹簧"，证实其铁电特性未受加工影响。有趣的是，0.15 wt%浓度组像"分子指挥家"般显著改善FLC分子排列秩序，使光学对比度提升30%，响应速度加快至微秒级——这相当于把液晶显示的刷新率从普通电影升级到高速摄影水准。

Conclusions

本研究证实0.15 wt% Hf-BaTiO₃纳米颗粒是FLC材料的"性能放大器"。其独特的尺寸效应（58 nm）与铁电协同作用，如同在液晶体系中构建了纳米级的"电场放大器"，使复合材料的温度稳定性提高2倍，能耗降低40%。这项发现为开发下一代"超节能-高响应"液晶显示器铺平了道路。