液晶化合物具有特殊的光、电、磁、热等的刺激-响应特性,广泛应用于显示材料领域,但其基本性质在现如今不断涌现的新型显示设备当中已出现一定的应用限制。本文将液晶(5CB,4’-正戊基-4-氰基联苯)作为客体分子,POSS(六面体低聚倍半硅氧烷)基树枝状大分子(POSS-G1-BOC,自制)作为凝胶因子,同时复合光响应剂(2Azo2,4,4’-二乙氧基偶氮苯)或荧光粉,制备了具有多重刺激响应特性等特点的新型超分子液晶物理凝胶,系统地研究了液晶凝胶结构与性能的关系,制备了一系列性能优异的液晶显示器件。其中,POSS基树枝状大分子具有很强的凝胶能力,在常用的有机溶剂中能自组装形成具有独特“丝瓜络”形貌的凝胶网络结构。所谓“丝瓜络”网络,表现为“Y”字型的分叉结构,一条相对较粗的“母”纤维分成两条较细的“子”纤维,是一种原生的自组装模式形成的连续不断的网络。本文从超分子液晶凝胶的制备、性质、机理及应用等四个方面阐述如下:首先,利用含有反式-顺式转变的光致变色偶氮苯光响应剂2Azo2的液晶凝胶(0.5wt%POSS-G1-BOC/5wt%2Azo2/5CB),制备了一种基于溶胶-凝胶转变的新型光响应可拉伸液晶光散射显示器件。通过管反演法、动态流变、紫外可见分光光度计、扫描电镜等研究了液晶凝胶的凝胶行为、紫外光响应特性和凝胶形貌。研究发现液晶凝胶由于“丝瓜络”凝胶网络的存在而具有较强的力学性能、良好的耐热稳定性、较快的紫外光响应性等。通过该液晶凝胶制备的光响应可拉伸液晶光散射显示器件在室温下表现出较好的可拉伸性能,在拉伸至45%时仍然能够清楚地显示通过紫外光写入的图像信息。其次,利用在光响应液晶凝胶基础上添加5 wt%荧光粉制备得到的荧光液晶凝胶,制备了一种由“丝瓜络”凝胶网络液晶物理凝胶组成的体温控制荧光液晶光散射显示屏。通过管反演法、流变测试等研究了荧光液晶凝胶的凝胶强度,还通过荧光光谱、荧光消退速率等表征了其荧光强度。扫描电镜和透射电镜表明凝胶网络呈现螺旋状的“丝瓜络”结构。由该凝胶制成的光热信息存储显示屏可在体温(37℃)下呈现最佳对比度,也可因荧光粉的荧光效应在紫外光下呈现较好的显示效果。同时,显示屏的较强力学性能表现为即使在2000 r/min离心机中离心10 min后还能保持原有的显示图像。此外,将柔性导电薄膜(PU/AgNWs,聚氨酯/纳米银线)引入光散射显示器件,利用液晶凝胶(0.5wt%POSS-G1-BOC/5CB)成功制得新型电控可拉伸液晶光散射显示器件。通过流变测试、偏光显微镜、液晶综合参数测试仪研究了液晶凝胶的凝胶强度和光电性能。该显示器件采用柔性导电聚氨酯薄膜作为基底,液晶凝胶作为显示层,形成三明治结构,在低电压驱动下即可实现较高对比度的柔性显示。同时,器件在保持柔性的前提下,还可以实现45%的单轴拉伸显示,通电前后显示效果明显。最后,研究了液晶凝胶(0.5wt%POSS-G1-BOC/5CB)在可形变拉伸过程中凝胶网络的变化情况,并建立了“螺旋能量耗散”模型。通过表面形貌、X射线衍射、微观力学分析、自组装机理等方面剖析了液晶凝胶在单轴拉伸过程中的变化。整个过程通过氢键相互作用,在拉伸倍率和形态变化之间展现了良好的变化规律。该可拉伸凝胶网络及其变化规律,将有助于解释和指导其他可形变纤维的变化,同时也对器件的制备起到一定的辅助作用。