ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Жидкие кристаллы из "Материаловедение " Жидкие кристаллы — это жидкости с упорядоченной молекулярной структурой. Благодаря упорядочению молекул они занимают промежуточное положение между кристаллами и обычными жидкостями с беспорядочным расположением молекул. Жидкие кристаллы текучи, как обычные жидкости, но в то же время обладают анизотропией свойств, как кристаллы. [c.36] Жидкие кристаллы образуются органическими веществами, молекулы которых имеют удлиненную форму и проявляют определенную жесткость вдоль продольной оси. Повышению жесткости способствуют плоские сегменты в самих молекулах, например бензольные кольца. Наличие полярных групп на концах молекул (или легко поляризуемых групп атомов) также способствует появлению жидкокристаллического состояния. [c.36] Упорядоченная молекулярная структура возникает при достаточной подвижности молекул вещества, образующего жидкие кристаллы. Это необходимое условие достигается при плавлении или растворении вещества. В первом случае жидкие кристаллы называются термотропными, во втором — лиотропными. [c.36] Жидкокристаллическое состояние, возникшее при плавлении органического вещества, сохраняется от точки плавления вещества до точки перехода в изотропную жидкость. При переходе из-за усилившихся тепловых колебаний упорядоченная молекулярная структура полностью исчезает, увеличивается прозрачность вещества, и поэтому верхнюю температурную точку существования жидкого кристалла часто называют точкой просветления. [c.36] Жидкокристаллическое состояние называют также мезофазой, промежуточной фазой или мезоморфнрй фазой. [c.36] Для получения жидких кристаллов наряду с отдельными веществами используют смеси веществ. Для смесей характерно понижение точки плавления и расширение интервала температур, в котором существуют жидкие кристаллы. [c.37] По структуре жидкие кристаллы разделяют на три класса нематические смектические н холестерические. [c.37] В нематических кристаллах (рис. 1.22, а) молекулы выстроены в цепочки направление преимущественной ориентации молекул является оптической осью жидкого кристалла. [c.37] В смектических кристаллах (рис. 1.22, б) молекулы образуют параллельные слои, которые легко смещаются один относительно другого. [c.37] В холестерических кристаллах (рис. 1.22, е) структура наиболее сложная молекулы размещаются по пространственной спирали. Длинные молекулы образуют параллельные слои, в каждом слое имеется структура жидкого кристалла первого класса. Направление преимущественной ориентации плавно меняется при переходе от слоя к слою, образуя спираль с определенным шагом. [c.37] Среди жидких кристаллов наблюдается полиморфизм. Например, известны несколько разновидностей смектических кристаллов, различающихся расположением молекул. При нагреве полиморфных жидких кристаллов одна форма сменяет другую, обш м является появление нематических кристаллов в определенном интервале температур перед точкой просветления. [c.37] Ориентационный порядок в расположении молекул создает анизотропию. Так, показатель преломления света, диэлектрическая проницаемость, удельное электросопротивление, вязкость и многие другие свойства зависят от направления, вдоль которого измеряют их значения (например, параллельно или перпендикулярно осям молекул). [c.38] Ориентация молекул в жидком кристалле зависит от состояния поверхности той емкости, в которой находится жидкий кристалл. В зависимости от обработки поверхности молекулы могут быть ориентированы параллельно или перпендикулярно этой поверхности. [c.38] Структура жидких кристаллов легко изменяется под действием давления, механических нагрузок, электрических или магнитных полей, нагрева. Критические значения воздействий на жидкие кристаллы на несколько порядков меньше воздействий на изотропную жидкость, необходимых для создания в ней упорядоченной структуры. Эта особенность жидких кристаллов позволяет изменять исходную структуру и управлять свойствами путем слабых воздействий, что делает жидкие кристаллы незаменимыми материалами для изготовления особо чувствительных индикаторов. [c.38] Изменение структуры жидких кристаллов при внешних воздействиях сопровождается перемещениями молекул. Причем на такие перемещения требуется 1 - 10 мс, а на возврат к исходному состоянию после прекращения воздействия еще большее время — 20 - 200 мс. Такая особенность жидких кристаллов ограничивает их применение областью низких частот (не выше 2 — 5 кГц). [c.38] В жидких кристаллах первого класса наблюдается электрооптиче-ский эффект динамического рассеяния света. Сущность эффекта заключается в нарушении исходной упорядоченности молекул под действием электрического поля достаточной напряженности, появлением турбулентного перемешивания молекул и увеличением прозрачности. Жидкие кристаллы используют в цветных индикаторах и других цветовых устройствах. Для цветных изображений применяют смеси жидких кристаллов с красителями, также имеющими продолговатые молекулы. При низкой напряженности поля молекулы жидкого кристалла размещаются перпендикулярно электродам ячейки и увлекают за собой молекулы красителя. В таком положении окраска не видна. При вращении молекул под влиянием поля более высокой напряженности молекулы красителя окрашивают изображение в определенный цвет. В жидких кристаллах третьего класса при нагреве шаг спирали увеличивается, что меняет условия интерференции света на кристаллах и сопровождается изменением окраски отраженного света. [c.38] Вернуться к основной статье