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混合液晶 单体液晶

高分子液晶的物理性质及其使用

来源:杏彩体育官网登录入口发表日期:2024-01-07 17:55:48浏览量:1

  物质一般分为气态、液态和固态三态。它们在必定条件下能够互相转化。自然界的固体多为晶态。在晶态下,原子或分子严密摆放成晶格,其多为各向异性,有固定熔点,晶面间夹角持平。晶体熔化时因为晶格崩溃,呈现活动性,此刻的液体不再具有规矩外形和各向异性特征。

  一些物质的结晶结构熔融或溶解之后尽管变为了具有活动性的液态物质,但结构上仍保存一维或二维有序摆放,在物理性质上呈现各向异性,构成兼有部分晶体和液体性质的过渡状况,称为液晶态,而这种状况下的物质称为液晶。

  构成液晶的物质一般具有刚性分子结构,分子呈棒状,一起还具有在液态下保持分子的某种有序摆放所有必要的结构要素。这种结构特征常与分子中含对位苯撑、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系。如4,4’-二甲氧基氧化偶氮苯:

  分子上两极性基团间互相效果有利于构成线性结构,然后有利于液晶有序态结构的安稳。由固态到液晶态和液晶态到液态的进程都是热力学一级改动进程。

  近晶型:棒状分子相互平行摆放为层状结构,长轴笔直于层平面。层间可相对滑动,而笔直层面方向的活动困难。这是最接近结晶结构的一类液晶。其粘性较大。

  向列型:棒状分子相互平行摆放,但其重心摆放是无序的,只保存一维有序性。分子易沿活动方向取向和相互穿越。故向列型液晶活动性较大。

  胆甾型:扁平的长形分子*端基互相效果互相平行摆放为层状结构,长轴在平面内。相邻层间分子长轴取向因为伸出头外的光学活性基团互相效果,顺次规矩改动必定视点,而成螺旋面结构。两取向相同的分子层之间的间隔称胆甾液晶的螺距。这类液晶有极高的旋光特性。

  高分子液晶按其液晶原所在方位不同而分为主链型和侧链型液晶。主链液晶的主链即由液晶原和柔性链节相间组成。侧链液晶的主链为柔性,刚性的液晶原接在侧链上。

  主链类溶致型高分子液晶中,刚性基团为一些环状单元,其分化温度往往低于其熔点,故不能成为热致型液晶。主链类热致型液晶所含刚性基团为链状与环状结构相间的单元,称作介晶基团。下降热致型液晶熔点的办法有:将带有介晶基团的单体与其它单体共聚;在刚性基团上加不对称替代基使结构有序度下降;将带有上述刚性基团基团的链段与恰当长度的柔性链段共聚。

  含介晶基团的单体也可作为侧链接到主链上,构成侧链液晶。若介晶基团经过某种柔性链联接到主链,愈加有助于中介相的构成。侧链高分子液晶的介晶基团行为与单体介晶基团行为类似,柔性联接使单体介晶基团的几许形状各向异性和高极化度在高分子液晶中很好的保存下来。故侧链液晶比主链液晶有更好的光电性质。

  液晶对外场效果较为灵敏,即便不大的电磁力、切变力、外表吸附等都能使液晶发生较大形变。液晶可独立存在展曲、歪曲、曲折三种弹性形变。对高分子液晶而言,弹性常数不只与其化学组成有关,还与其分子链长度有关。因为链很长及链的和婉型影响,液晶高分子的弹性常数颇不同于小分子量液晶分子。

  设Φ为液晶高分子的体积比,L是分子长度,d为分子直径,Q=Φ(L/d),则三个弹性常数都随Q添加而添加。Q是描绘分子有序度的参数。

  若液晶高分子有序型较高,并假定取向散布函数为高斯散布,则展曲、歪曲弹性常数与Q成正比,而曲折弹性常数随Q的三次方敏捷增大。

  半柔性液晶高分子每个分子的柔性对熵的奉献使其展曲弹性系数多出一增量。链的柔性引起的链曲折使分子尾端空间散布紧缩或胀大,然后使熵减小。分子越长,分子链尾端数目越少,展曲形变越困难。故展曲弹性常数正比于液晶高分子体积浓度和长度。

  液晶存在取向有序性,这将影响流体力学行为。而液晶高分子还具有的高分子的粘滞特性,如与分子长度严密相关。一般液晶高分子为多畴状况,畴的巨细在几微米之内,故在微观上液晶高分子是各向同性的,其许多物理性质如理学功能等,表观上也是多向同性的。溶致型液晶高分子溶液在各向同性相时,粘度随浓度增大而增大。进入液晶相后,粘滞系数忽然下降。分子量越大,进入液晶相浓度也越低,最大粘滞系数升高。系统进入液晶相后,指向矢受切变流的影响而沿它的活动方向取向,然后敏捷下降了粘滞系数。当切变活动中止一段时间后,样品会逐步弛豫回本来的多畴状况。假如在此之前就使液晶高分子降温或溶剂移走成为固态,仍可取得适当好的微观取向,即各向异性固体。这是高分子液晶态纺丝的根底。

  胆甾相液晶具有螺旋结构。因此有特别的光学性质,如挑选反射、圆二色性、激烈的旋光性及其色散、电光和磁光效应等。

  挑选反射:将薄层胆甾液晶注入玻璃盒内,白光照耀时会看到液晶盒呈现艳丽五颜六色,不同视点调查其五颜六色也不同。五颜六色还随温度改动。挑选反射类似于晶体的布拉格反射。胆甾相本征螺距与可见光波长适当,故呈现可见光的布拉格反射。反射峰波长方位为 ,峰宽 。p为胆甾相的螺距。

  圆二色性:资料挑选吸收或反射光束的两个旋向相反的圆偏振光重量中的一个。若胆甾相是右手螺旋,则左旋圆偏振光入射时简直彻底透射,右旋圆偏振光则彻底反射。线偏振光可分化为等强度的两圆偏振光,故一半透射,一半反射。

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