目前微波移相器用液晶材料大多以高双折射率多联苯类或多苯乙炔类液晶化合物作为主要组分，但这些液晶化合物在使用时不可避免地存在粘度大、介电损耗偏高或光热稳定性较差等缺点。反式环己基（三）联苯类液晶化合物具有相对较低的粘度、高热稳定性等特点，普遍用在显示器件之中，但在微波介电性能方面的研究报道较少。本文选择性合成了6个异硫氰基反式环己基联苯和三联苯类液晶化合物，测试了它们的相态和微波（10~30 GHz）介电性能，利用密度泛函理论（DFT），通过分子模拟计算了它们的偶极矩和极化率，并与相关结构的多联苯类液晶化合物的性能进行比较，探讨其反式环己基结构对液晶分子的微波介电性能的影响。实验结果表明，异硫氰基反式环己基（三）联苯类液晶化合物不仅其熔点相对较低（<90 ℃）、向列相温度范围宽（86~160 ℃），而且在10~30 GHz时的介电损耗低（≤7.25×10^-3），使其微波的品质因素相对较高（η≥30），适于作为微波用液晶材料的有效组份。

液晶独特的取向序和位置序为其带来奇特的物理性质，使其在凝聚态软物质中占据了重要的地位。由于液晶有序结构中连续对称性的破缺，引入了拓扑缺陷。而拓扑缺陷在相变过程中的转变机制及其在外场作用下的有序控制生成一直广受关注。通过控制液晶系统的空间尺度、边界条件和外场刺激，以及引入不同的热力学过程，液晶分子将呈现截然不同的组装行为，伴随各种拓扑缺陷的出现，以实现系统自由能的最小化。然而目前对液晶相变过程中拓扑缺陷的有序控制和动力学演变、外场作用下的受控转变行为和机制，以及拓扑缺陷应用探索等方面仍有待进一步研究。本文综述了本课题组利用光控取向技术实现高精度任意可编程的二维平面锚定设计，通过二维光取向层引导了液晶分子的三维排列，从而实现了不同相态下拓扑缺陷的可控有序大面积生成。进一步借助Landau-deGennes理论，揭示了拓扑缺陷在相变过程中的演化机制，并挖掘了其背后的演化规律。本研究丰富了人们对有序系统自组装行为的理解，为探索拓扑缺陷的可控生成及应用探索铺平了道路。

基于液晶开放表面的微流体操纵技术是一种利用微流体学原理和微加工技术，在微纳尺度上对液体进行操纵和控制的方法，对新型微流控平台的开发至关重要。本文通过注液光滑表面的理论设计，利用液晶聚合物薄膜的可控制备，开发了取向序各向异性的功能聚合物薄膜，包括向列相聚合膜和近晶相聚合膜。研究表明，与近晶相聚合膜相比，向列相聚合膜在同等条件下，为水滴提供更快的输运速度，比近晶相聚合膜约快1个数量级。近晶相聚合膜和向列相聚合膜对于水滴的输运均具有方向选择性，实现了液滴在液晶功能表面的各向异性输运，为开发基于图案化液晶功能表面的特异性微流控技术奠定了基础。