資源描述:
《液晶材料的合成及其應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、1前言1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑倭私庖壕Р牧系慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制備方法與應(yīng)用②掌握DCC法合成膽固醇丙酸(苯甲酸)酯液晶材料的操作技術(shù)1.2液晶概述1.21液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1888年。據(jù)資料記載,液晶是在1888年由奧地利的植物學(xué)家萊尼茨爾(F.Reinitzer)發(fā)現(xiàn)的。他注意到,把膽甾醇苯甲酸酯晶體加熱到145.5℃,晶體會(huì)熔化成為混濁粘稠的液體,145.5℃就是它的熔點(diǎn)。繼續(xù)加熱,當(dāng)溫度上升至178.5℃時(shí),這混濁的液體會(huì)突然變成清亮的液體。開始他以為這是由于所用晶體中含有雜志引起的現(xiàn)象。但是,經(jīng)過多次的提純工作,這種現(xiàn)象仍然
2、不變;而且這種過程是可逆的。第二年,德國物理學(xué)家萊曼(O·Lehmann)發(fā)現(xiàn),許多有機(jī)物都可以出現(xiàn)這種情況。在這種狀態(tài)下,這些物質(zhì)的機(jī)械性能與各向同性液體相似,但它們的光學(xué)特性卻與晶體相似,是各向異性的。這就是說,這時(shí)的物質(zhì)具有強(qiáng)烈的各向異性物理特征,同時(shí)又像普通流體那樣具有流動(dòng)性。萊曼稱之為液晶(Liquidcrystal)。1.22什么是液晶在不同的溫度和壓強(qiáng)下物體可以處于氣相、液相和固相三種不同的狀態(tài)。其中液體具有流動(dòng)性。它的物理性質(zhì)是各向同性的,沒有方向上的差別。固體(晶體)則不然,它具有固定的形狀。構(gòu)成固體的分子或原子
3、在固體中具有規(guī)則排列的特征,形成所謂晶體點(diǎn)陣。晶體最顯著的一個(gè)特點(diǎn)就是各向異性。由于晶體點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)在不同的方向并不相同,因此晶體內(nèi)不同方向上的物理性質(zhì)也就不同。而液晶,因?yàn)樗哂袕?qiáng)烈的各向異性物理特征,同時(shí)又像普通流體那樣具有流動(dòng)性,處于固相和液相之間,所以它是物體的一種不同于以上三種物相的特殊狀態(tài)。由于液晶相處于固相和液相之間,因此液晶相(mesophase)又稱為中介相(介晶相),而液晶也稱為中介物(mesogen)。1.23液晶的分類眾所周知,物質(zhì)一般有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種聚集狀態(tài)。其實(shí),還有等離子態(tài)、無定形固態(tài)、超導(dǎo)態(tài)、中
4、子態(tài)、液晶態(tài)等其他聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形式。如果一個(gè)物質(zhì)已部分或全部地喪失了其結(jié)構(gòu)上的平移有序性,而還保留取向有序性,它即處于液晶態(tài)。根據(jù)液晶分子在空間排列的有序性不同,液晶相可分為向列型、近晶型、膽甾型和蝶型液晶態(tài)四類。根據(jù)液晶相形成的條件不同,可分為熱致液晶、溶致液晶和場(chǎng)致液晶。此外,還可根據(jù)液晶分子的大小來分,分為小分子液晶和高分子液晶。1.24液晶的性質(zhì)①電光效應(yīng)動(dòng)態(tài)散射:把某種向列型液晶放在兩個(gè)特定的電極之間(電極間距離約為10微米),逐漸增加靜電壓。電壓不是很大時(shí)(1V左右),液晶對(duì)光僅僅進(jìn)行鏡面反射。當(dāng)電壓增大到某一閥值時(shí)(5
5、V左右),液晶在光的照射下會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋。電壓繼續(xù)增大,到達(dá)另一閥值時(shí),液晶會(huì)對(duì)光進(jìn)行漫反射。光軸的轉(zhuǎn)動(dòng):分子軸按一定方向取向的向列型液晶和近晶型液晶都具有光學(xué)單軸性。在一般情況下光軸與分子軸方向一致。對(duì)這種液晶施加電場(chǎng)時(shí),由于介電常數(shù)的各向異性,分子軸在最初狀態(tài)一致會(huì)朝向另一方向。②熱效應(yīng)向列型液晶的折射率的各向異性隨溫度升高而降低。溫度的改變能使近晶型液晶的光軸方向發(fā)生變化。③其它性質(zhì)液晶的其它性質(zhì)還有壓電效應(yīng)、光化學(xué)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)等等。1.25液晶高聚物的應(yīng)用①顯示和記錄材料液晶高分子作為顯示和記錄材料往往與其分子
6、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)變化聯(lián)系在一起,如玻璃化轉(zhuǎn)變、分子互變異構(gòu)、順反異構(gòu)、開環(huán)閉環(huán)反應(yīng)、二聚或氧化還原反應(yīng)。利用液晶的相態(tài)變化的顯示和記錄方式稱為熱感式紀(jì)錄;利用光化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)顯示和記錄方式稱為光感式紀(jì)錄。液晶高聚物具有較高的玻璃化溫度,可使之在室溫下保存一定工作條件下紀(jì)錄的信息,用作高分子液晶顯示材料。羅朝暉等合成出一種含膽甾側(cè)基的環(huán)狀聚硅氧烷高聚物液晶,并用該液晶作為可擦存儲(chǔ)器的記錄材料,在記錄和刪除時(shí)無需外加電場(chǎng),只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的加熱—冷卻循環(huán)即可實(shí)現(xiàn),記錄的信息在玻璃態(tài)下可保存6個(gè)月不衰退。Ikeda合成出了一種側(cè)鏈僅含有偶氮液
7、晶基元的均聚物,利用偶氮雙鍵異構(gòu)引起的相轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了光紀(jì)錄。該聚合物信息儲(chǔ)存的光記錄方法是通過其液晶態(tài)向列相在強(qiáng)偏振激光的照射下,受照射的局部區(qū)域吸熱升溫至液晶相轉(zhuǎn)變溫度。同時(shí)偶氮基團(tuán)發(fā)生順反異構(gòu)化由棒狀的反式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢捻樖浇Y(jié)構(gòu),從而對(duì)周圍的液晶相產(chǎn)生擾動(dòng),使其由各向異性轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲浴9庠匆谱吆笫苷丈鋮^(qū)域冷至玻璃化溫度以下,所記錄的信息就被凍結(jié)起來。由于偶氮苯基團(tuán)具有很好的抗疲勞性,因此可以實(shí)現(xiàn)信息的反復(fù)重復(fù)擦寫。②電流變流體電流變流體(Electrorheologicalfluid簡(jiǎn)稱ER流體)通常是由具有較高介電常數(shù)的分
8、散顆粒分散于具有較低介電常數(shù)的絕緣液體中形成的一類懸浮液。主要特征在于其表觀粘度和屈服應(yīng)力等流變學(xué)性質(zhì)能隨外加電場(chǎng)的強(qiáng)度的變化發(fā)生快速、可逆的變化。即無外加電場(chǎng)時(shí)可以像水那樣流動(dòng),施加電場(chǎng)后,表觀粘度顯著增大,甚至變成固體狀物質(zhì)。更為突出的是這種“