偶氮苯光致变色化合物在特定波长的光和热的作用下会在棒状的反式构型及曲棍状的顺式构型间发生相互转化。当它作为光响应掺杂剂与基体液晶相混时,该顺反异构光化学特性会对基体液晶的物理和化学性质产生多方面的影响,最为显著的影响当属体系在紫外光和可见光的照射下会发生可逆的等温光催化相转变。该性质使得偶氮苯光致变色染料掺杂的主客液晶复配体系在光电光学开关、光信息存储、非线性光学材料等领域都有着巨大的潜在应用价值。本文设计合成了几种新型偶氮苯液晶化合物,并将其掺入向列相基体液晶中制备得到了光响应性偶氮苯液晶复配体系。探讨了掺杂剂结构、含量改变对体系液晶性及光响应性能的影响。该研究有助于加深偶氮光致变色液晶化合物构效间的关系,为今后该体系的性能优化提供理论依据。具体研究内容如下：1.设计并合成了新型偶氮苯光致变色液晶化合物(AzoMC1),该化合物由于自身具有的向列相液晶性质,使得其可以在较高溶解度下与基体液晶互溶而不产生析出。克服了传统偶氮苯类光致变色掺杂剂在基体液晶中溶解度差、难以在室温下实现紫外光等温光催化相转变的缺点。因此当它作为光信息存储设备中的介质材料使用时,不仅所存图片对比度高、清晰度好,且在室温条件就可通过紫外光(365nm)和可见光(455nm)的照射实现信息的写入与擦除。同时本文还进一步研究了这类高溶度液晶复配体系在光信息光学存储时的光异构反应动力学及光异构过程与所存图片对比度间的关系,结果表明所合成化合物AzoMCl具有响应速度快、可擦重写、耐疲劳性好等特点。2.在上述结构的基础上,引入含手性碳尾链获得了两种结构新颖的偶氮苯类液晶化合物(Azo-CM和Azo-CP)。研究手性碳原子引入对整体液晶复配体系相态特性及智能光响应效应带来的影响。结果发现,在添加量为5wt%的手性液晶复配体系中(Azo-CM/E7或Azo-CP/E7),在室温条件下就能发生由向列相到胆甾相最后变为各向同性态的等温光催化相转变。然而,在添加量不变的情况下在其非手性对照体体系中(Azo-nCM/E7或Azo-nCP/E7)却并没有发现明显的相转变迹象。经UV-vis吸收光谱测试同样表明手性偶氮苯化合物显示出更优良的光致变色性能,与其非手性对照体体系的对比可以看出,引入手性碳基团后光致变色光谱表现出更明显的光化学响应和更快的光响应速率。3.结合光诱导相转变显示模式的研究基础,本文又创新性地将树枝状大分子作为凝胶因子加入到偶氮苯液晶主客复配体系中制备了可应用于光控光散射液晶显示元件的超分子液晶物理凝胶。该凝胶中,凝胶网络将液晶基体分子分割成无数个微小区间,各个区间内部的液晶分子由于有序指向矢方向的不统一而呈现散射不透明状态。在紫外光的照射下,基体液晶分子发生由向列相-各向同性态的等温光催化相转变,致使各微区的折射率彼此之间相匹配,因而整个体系变得透明。这类无取向膜、非偏振片式液晶物理凝胶显示屏,制备工艺简单,易于成型高亮度、宽视角的大面积柔性显示器件,具有良好的应用特性及广阔的市场前景。