Основные свойства жидких кристаллов

Основные свойства жидких кристаллов [c.147]

Жидкие кристаллы являются главным рабочим элементом ЖКК. Поскольку основным признаком жидких кристаллов является наличие ориентационного порядка, естественно, все свойства композитов так или иначе определяются степенью их ориентационного упорядочения. [c.147]

Хотя в композитах используют самые разнообразные материалы как неорганического, так и органического происхождения, все же следует выделить среди них основные типы материалов, такие как металлы, полимеры и керамики. Рассмотрим более подробно их физикохимические свойства. Наряду с ними кратко охарактеризуем свойства полл проводников, стекол, жидких кристаллов, достаточно часто входящих в состав современных композитов. [c.42]

Морфология поверхности раздела между твердой и жидкой фазами при заданных условиях роста будет зависеть от ряда факторов, которые можно разбить на три основные группы 1) все параметры, которые оказывают влияние на свободную энергию соприкасающихся фаз, т. е. распределение температуры Г, распределение примесей С и кривизна поверхности К 2) механическое равновесие с различными поверхностями границами зерен, внешними поверхностями и внутренними межфазными границами 3) атомная кинетика процесса кристаллизации и ее анизотропия. В свою очередь от особенностей морфологии поверхности раздела зависят свойства выращиваемого кристалла, поскольку структура поверхности раздела оказывает очень сильное влияние на распределение химических и физических дефектов в кристалле. [c.176]

В первой главе были рассмотрены в основном строение и свойства металлов. Кристаллизация чистого металла приводит к образованию зерен данного металла различной величины и формы. В случае же рассмотрения процесса кристаллизации сплава, состоящего из двух или большего числа металлов, вопрос о характере и свойствах самих кристаллов (зерен), которые получатся в результате затвердевания, не является столь простым, так как эти свойства зависят от взаимодействия этих металлов между собой как в жидком, так и в твердом состоянии. [c.28]

Включения, как и дендриты,образуются только при кристаллизации. В процессе роста кристалла на его гранях могут образовываться включения маточного раствора, в котором растет кристалл, либо механических примесей, содержащихся в кристаллизующейся среде. Внутри кристалла включения располагаются не произвольно, а по определенным правилам. Газовые пузырьки при захвате их кристаллом вытягиваются, образуя тонкие каналы, расположенные перпендикулярно к фронту кристаллизации. Так же располагаются и пузырьки маточного раствора. В качестве механических включений внутрь кристалла могут попадать и кристаллы другого вещества, чаще всего более тугоплавкого, че.м вещество основного кристалла [21]. Однако следует отметить, что изучены лишь некоторые виды включений газовые, жидкие, твердые, газово-жидкие, трехфазные, причины и механизм их образования, в то время как их влияние на свойства материалов можно считать неисследованным. [c.51]

Влияние количества жидкой фазы в зазоре наглядно проявляется в структуре швов — с увеличением зазора меняется и форма образующихся кристаллов, и распределение отдельных составляющих зоны сплавления. Количество жидкой фазы в зазоре оказывает в отдельных случаях решающее влияние на свойства основного метал- [c.127]

Металлы как кристаллические вещества при данных температуре и давлении характеризуются строго определенным пространственным расположением атомов, т. е. металл в твердом состоянии при данной температуре имеет энергетически устойчивое кристаллическое строение с минимумом свободной энергии, которой обладает атом или комбинация атомов. Нагрев или охлаждение вносят в состояние атомов энергетические изменения, а это может привести к перестройке в их взаимном расположении с минимумом свободной энергии. Следовательно, изменение температуры приводит к изменению свободной энергии. Однако до определенных температур нагрева металл остается кристаллическим телом. Повышение температуры приведет к дальнейшему изменению энергетического состояния атомов, близкому к энергетическому состоянию жидкости. При увеличении нагрева цельность металлической решетки нарушается, а в отдельных участках могут сохраняться отдельные группировки относительно закономерно построенных атомов. В силу энергетических условий они не могут быть устойчивыми, поэтому происходит их систематическое разрушение и образование. Эти группировки атомов в процессе кристаллизации становятся центрами кристаллизации. Чем меньше этих центров, тем из более крупных кристаллов будет состоять металл при переходе из жидкого состояния в твердое. Следовательно, условия плавления металла оказывают влияние на процесс кристаллизации и соответственно на свойства металла сварного шва. Однако из-за большого перегрева металла в сварочной ванне к моменту кристаллизации останется очень мало указанных центров кристаллизации или они вообще будут отсутствовать. Поэтому в сварочную ваину необходимо вводить искусственные центры кристаллизации, природа и количество которых зависят от условий сварки и используемых сварочных материалов, состава основного и присадочного металлов. [c.5]

Нагрев или охлаждение металла в твердом состоянии может вызвать переход одного вида кристаллической решетки в другую, который называется аллотропическим (полиморфным) превращением и подчиняется законам кристаллизации. После перехода металла из жидкого состояния в твердое (перекристаллизация) изменяется его кристаллическое строение. Перекристаллизация как при нагреве, так и при охлаждении является очень важным фактором, влияющим на кристаллическую структуру, зернистость и свойства металлов. При сварке перекристаллизация позволяет нарушить неблагоприятное строение в виде вытянутых столбчатых кристаллов и создать более мелкозернистую структуру. Перегретые при сварке зоны основного металла можно за счет дополнительного нагрева с последующим охлаждением вновь сделать мелкозернистыми. [c.6]

Отметим некоторые практические замечания по схеме образования зернистой структуры. Переход от жидкого состояния в твердое сопровождается уменьшением удельного объема металла, что вызывает явления усадки. Процесс кристаллизации заканчивается в пограничной зоне между отдельными кристаллами, и, естественно, в этом пространстве должны образовываться микроскопические пустоты вследствие усадки. Кроме того, всякий технически чистый металл всегда содержит некоторое количество примесей, плохо растворяющихся в жидком металле. При кристаллизации примеси, имеющие более низкую температуру плавления, располагаются в основном по границам зерен. Таким образом, по границам зерен кристаллов располагаются микропустоты и включения (сульфиды, фосфиды и пр.), которые ухудшают механические свойства сплава. [c.9]

Упругие свойства зависят от температуры металла. При понижении температуры межатомные расстояния уменьшаются, кристаллы сжимаются, что приводит к увеличению модуля упругости. Основной рост модуля упругости происходит до 77 К, ниже температур жидкого азота рост замедляется, а вблизи абсолютного нуля модуль упругости становится температурно-независимым. [c.86]

Зарождение новой фазы рассмотрим на примере образования кристаллической фазы из жидкой, что считается основным процессом при получении кристаллов. На самом деле, термодинамические основы диффузионного зарождения новой фазы при различных превращениях (газ - жидкость, газ - кристалл, жидкость - жидкость, жидкость - кристалл и кристалл - кристалл) идентичны, поскольку в каждом случае образуется поверхность, разделяющая фазы с различными свойствами. [c.94]

Полимерные материалы содержат молекулы, состоящие из очень большого числа одинаковых сегментов, химически связанных от одного конца до другого. Каждая макромолекула может либо состоять из одной неразветвленной цепочки, либо разветвляться на более короткие или более длинные побочные цепочки. Молекулы из отдельных цепочек обычно очень гибки (ср. со свойствами жидких кристаллов, 2.14), однако конденсированная полимерная фаза может оказаться более или менее жесткой за счет сшивки цепочек. Тогда образуется единая сетка (рис. 7.2) с многочисленными узлами, похожая на стекло ( 2.8). Вообще говоря, макро-молекулярные системы неохотно образуют большие правильные кристаллы чаще они представляют собой различные сложные типы топологически неупорядоченных систем, которые почти невозможно описать аналитически. Поэтому теория этих важных материалов носит в основном феноменологический характер, базируясь на математических особенностях несколько сильно идеализированных моделей. Для знакомства с фактической стороной дела читателю следует обратиться к книгам Волькенштейна [1] и Флори [2] или к многочисленным оригинальным работам в этой области. [c.293]

Работы Брукса и Тейлора [67-68] о мезофазных превращениях при термолизе нефтепродуктов послужили очередным толчком для развития физических идей фазового перехода. Эти идеи, в основном, заключались в рассмотрении возникающих при термолизе структур, напоминающих по ряду свойств традиционные жидкие кристаллы. Акцент в исследованиях нефтепродуктов стал смешаться в сторону изучения их коллоидных свойств и процессов структурирования в жидкой фазе. Было введено понятие нефтяные дисперсные системы . [c.151]

Молекулярная структура. Основные особенности жидкого агрегатного состояния вещества — способность сохранять объем, существование свободной поверхности и текучесть под действием небольшого давления. Свойства жидкостей определяются прйродой атомов, входящих в состав молекул, взаимным расположением молекул в пространстве и расстояниями между ними, от которых зависят энергия межмолекулярного взаимодействия и подвижность элементов структуры. В твердых и жидких телах существует внутренний ( свободный ) объем Vf, равный разности внешнего объема тела V и собственного объема его молекул Dq (для одного моля вещества). Отношение к = VojV, называемое коэффициентом упаковки, для низкомолекулярных органических кристаллов составляет 0,68 — 0,80, для аморфных полимеров 0,625-0,680, для жидкостей 0,5 [81]. Структуру жидкости можно представить в виде множества определенным образом организованных молекулярных комплексов (роев), совершающих тепловое движение, в которых и между которыми спонтанно возникают [c.21]

Благодаря своим особым свойствам молекулы мыл в водных растворах образуют кластеры, а также кластеры из кластеров, причем разной геометрической формы. Некоторые из таких агрегатов являются л<иД кими кристаллами, называемыми лиотропными и резко отличающимися от термотропных жидких кристаллов, которым в основном посвящены другие статьи данного выпуска. Лиотропные жидкие кристаллы сейчас привлекают к себ большое внимание как ученых, так и тех, кто занимается техническими разработками. [c.45]

Теоретич. исследования иоказывают, что при этом предположении сохраняются основные свойства кристаллич. П. в энергетич, спектре имеются запрещенные зоны, разрешенные уровни образуют непрерывные или квазинепрерывные зоны, движение электрона (в 1-м приближении) описывается волнами, распространяющимися в твердом теле, т. е. электроны, как и в кристалле, квазисвободны, Т. о., структура спектра и др. особенности определяются не дальним, а ближним порядком в расположении атомов. Однако имеют место особенности, связанные с отсутствием дальнего порядка, напр, существует дополнительное, специфическое для аморфного тела рассеяние электронов в аморфных П. отсутствует примесная проводимость (см, также Жидкие полупроводники). [c.112]

ЖИДКОСТИ, тела, характеризующиеся лег-ноподвижностью частиц и малыми промежутками между ними. Эти основные особенности жидкого агрегатного состояния обусловливают отличие Ж. тпристаллоа (см.) твердых тел), с одной стороны, и от газов см.) — с другой. В отличие от газов Ж. вследствие малого свободного, т. е. междумолекулярного, объема, обладают весьма малой сжимаемостью, близкой к сжимаемости твердых тел, т. е. постоянством объема, или определенным собственным объемом. Последнее связано с весьма большой интенсивностью междумолекулярных сил, действующих в Ж. в связи с взаимной близостью их молекул. В виду атого Н . образуют поверхности раздела на границе с газообразными фазами (в отличие от газов и паров) и на границе с другими жидкостями и твердыми гелами. С этим, а также с изотропией молекулярных сил в IK., как и в газах, связана собственная форма Ж., к-рую они принимают под действием одних только внутренних молекулярных сил, — форма шара, соответствующая минимуму свободной поверхностной энергии. От твердых тел Ж. отличаются гл. обр. легкой изменяемостью формы, т. е. отсутствием упругости формы (упругости сдвига) или жесткости, характерной для твердых тел — кристаллов, частицы к-рых связаны с центрами правильной кристаллич. решетки, определяющими среднее положение ее структурных элементов (атомов, ионов) в пространстве. Переохлажденные высоковязкие Ht. (стеклообразные то- la) также обладают упругостью формы, являясь по механич. свойствам твердыми телами, а по структуре — Ж. Вторым отличием Ж. от кристаллов является анизотропия молекулярных сил в последних, обусловливающая полиадрич. собственные формы кристаллов, определяемые для данной кристаллич. решетки, как и собственная форма К., условием минимума свободной поверхностной энергии. Основные свойства Ж. связаны с действующими в них молекулярными силами, т. е. полярностью Ж. Таково молекулярное давление — равнодействующая сил, втягивающих внутрь Ж. все молекулы 1 см поверхностного слоя. [c.5]

Перенесем все точки, полученные на диаграмме температура — время, на основную диаграмму состояния и соединим их. Получим линию АЕВ, называемую ликвидусом все сплавы, лежащие выше этой линии, находятся в жидком состоянии. Линию MEN называют солидусом, ниже нее все сплавы свинец — сурьма находятся в твердом состоянии. В интервале между ликвидусом и солидусом сплав состоит из двух фаз — жидкого раствора ц кристаллов одного из компонентов. Сплавы, содержащие менее 13% Sb, лежащие слева от эвтектического сплава, называют доэвтектическими, а более 13% Sb, — заэвтек-тическими. Структура и свойства их резко отличаются. [c.32]

Прежде всего это свойства кристаллов инертных газов, образующих матрицы (гл. 2), техника работы с жидкими гелием и водородом, основные типы криостатов (в том числе с микрокриогенными системами), конструкции высокотемпературных испарителей и пиро-лизеров (гл. 3). В книге дан также краткий обзор основных способов получения нестабильных молекул в газовой фазе и в матрице (гл. 4), описаны принципы и особенности использования различных спектроскопических методов для изучения молекул в матрицах (гл. 5 и 6) и приведены примеры конкретных исследований матрично-изолирован-ных частиц (гл. 7 и 8). [c.6]

Чушки, слитки и фасонные отливки — это изделия, полученные способом литья, и поэтому их можно назвать общим термином отливки . Отливки формируются из расплава, заполняющего лнтейи ю форму. Этот сложный процесс называется затвердеванием. Он включает в себя кристаллизацию жидкого металла, явления теплопередачи между отливкой и формой и в самой отливке, взаимодействие металла с материалом формы и с газовой средой, движение жидкого расплава относительно растущих кристаллов, термическое изменение размеров формы и отливки и др. Качество отливок определяется очень сложным взаимодействием всех этих процессов. Из них непосредственно к металловедению относятся процессы, связанные с проявлением так называемых литейных свойств сплавов./Литейные свойства являются технологическими характеристиками и оцениваются н измеряются с помощью специальных технологических проб. Основными литейными свойствами сплавов считаются жидкотекучесть, объемная и линейная усадка, проявление ликвации, трещнноустой-чивость, а также вид и размеры кристаллов в твердом металле (макроструктура), На проявление всех литейных свойств и вообще на процесс затвердевания отливки очень большое влияние оказывает характер кристаллизации сплава. Внешние условия — материал формы, определяющий скорость отвода тепла от отливки, способ ее заполнения, начальная температура расплава, возможность питания усадки — также существенно сказываются иа количественных и качественных показателях литейных свойств и на ходе затвердевания Отливок, [c.121]

На реальный процесс кристаллизации металла и размеры получаемых кристаллов в большой степени влияет наличие в жидком металле мельчайших посторонних частиц (неметаллических включений оксидов, нитридов и др. в стали), состояние стенок изложницы или литейной формы, температура жидкого металла в момент разливки, вибрационные и ультразвуковые колебания и другие факторы. Регулируя указанные факторы, можно изменять величину получаемых кристаллов и, следовательно, механические свойства литых металлов. Проведенные опыты и практика показали, что образование центров кристаллизации в основном зависит от наличия в металле примесей и инородных включений. На влиянии примесей на процесс кристаллизации основано широко применяемое в металлургии и литейном производстве модифицирование стали, чугуна, силумина, магниевых и других сплавов. Модифици в 0--. вание состоит в том, что в жидкий металл (сплав) вводятмель- [c.39]

Процессы изменения структуры сплава в зависимости от темп-ры подчиняются основным законам физич. химии и термодинамики, и потому общие законы изменения структурного состояния металлич. сплавов вполне аналогичны таковым для водных растворов. Основным законом, определяющим характер равновесия нескольких фаз в системе иэ любого числа компонентов (компонентами в случае металлов являются сами металлы), является правило фаз, согласно к-рому вариантность системы при постоянном давлении равна числу компонентов плюс единица минус число сосуществующих фаз. Если эта вариантность равна нулю, то система может существовать только при одной определенной темп-ре и при определенных концентрациях равновесных фаз. Если вариантность— единица и больше, то сосуществование фаз (напр, жидкости и кристаллов) возможно в целом интервале темп-р. В чистых металлах явления структурных изменений относительно просты. При достаточно высоких темп-рах все металлы находятся в т. н. жидком состоянии, к-рое характеризуется неупорядоченным расположением атомов в пространстве. При понижении темп-ры до нек-рого опре-деленяого значения, зависящего от рода металла и давления, под к-рым находится металл, происходит перестройка атомов металла или их упорядочение. Атомы металла располагаются по определенной пространственной кристаллич. решетке, свойственной данному металлу, и при этом выделяется тепло, и скачком изменяются все физич. свойства металла. [c.376]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...