液晶技術(shù)與制備1-2課件

1.5膽甾相液晶(Ch)

這種類型的液晶只限于具有光學(xué)活性的液晶物質(zhì)中才出現(xiàn),其中大多數(shù)是膽甾醇類的衍生物,所以稱之為膽甾相液晶,但也存在膽甾醇類衍生物以外的膽甾相液晶物質(zhì).

最初,弗里德耳曾把膽甾相液晶看成是向列相液晶的一種,因?yàn)槟戠尴嘁壕镔|(zhì)中可以出現(xiàn)近晶相和膽甾相兩種狀態(tài),而見(jiàn)不到向列相和膽甾相同時(shí)存在.實(shí)際上,在向列相液晶中,若加入光學(xué)活性物質(zhì),就變成了膽甾相液晶.膽甾相液晶的分子排列模式膽甾相：螺旋型結(jié)構(gòu)。層內(nèi)分子定向有序，層與層之間有一角度錯(cuò)位

在載玻片與蓋玻片之間,從各向同性液體生成膽甾相液晶時(shí),雖然可能先出現(xiàn)類似近晶相的織構(gòu),但稍稍移動(dòng)蓋玻片、近晶相液晶的紋理織構(gòu)就突然消失,光軸與面垂直,變?yōu)榫坏南?即膽甾相.這種均一的薄層具有如下特性:(i)干涉色膽甾相液晶薄層在白光照射時(shí),呈現(xiàn)如孔雀羽毛般的美麗色彩,這是由于它選擇反射某些波長(zhǎng)的光所產(chǎn)生的現(xiàn)象.至于反射那一波長(zhǎng),則取決于物質(zhì)、溫度、入射角和反射角.一般說(shuō)來(lái),溫度低時(shí)反射紅色,溫度高時(shí)反射藍(lán)色,但有時(shí)與此相反.

膽甾相液晶薄層的干涉色很容易受溫度、機(jī)械切力、電場(chǎng)、有機(jī)蒸汽的吸著等因素而發(fā)生敏銳的變化.據(jù)膽甾相液晶結(jié)構(gòu)的理論,這是因?yàn)檫@些因素引起了螺距的變化,說(shuō)明這種液晶分子層之間的吸力相當(dāng)弱.這種特性早在60多年前就已被發(fā)現(xiàn),目前已廣泛應(yīng)用于液晶溫度計(jì)和各種具有溫度變化的顯示裝置上.=P?nP：螺距。n：平均折射率。：反射波長(zhǎng)。1.6向列相液晶向列相液晶比近晶相液晶的粘度低,而且同一液晶物質(zhì)若具有向列相和近晶相時(shí),向列相必定靠近高溫這一側(cè).在玻璃片之間夾著液晶加熱至各向同性液體,再逐漸冷卻下去,直至向列相液晶從各向同性的液體中析出,析出的向列相液晶為球形液滴,而不象近晶相液晶那樣形成棍棒.1929年左徹(Zocher)等人發(fā)現(xiàn)向列相液晶的液滴具有一種光學(xué)球晶那樣的結(jié)構(gòu).向列相液晶具有雙折射現(xiàn)象本身說(shuō)明分子具有某種排列方向,但與近晶相液晶相比,則有序性較低,所以可以推斷為近似于各向同性液體的結(jié)構(gòu).

向列相液晶結(jié)構(gòu)模式除了分子長(zhǎng)軸同一方向排列外,完全無(wú)序.用偏光顯微鏡觀察夾在玻璃片之間的向列相液晶,能見(jiàn)到這種液晶特有的纖維狀紋理結(jié)構(gòu).向列相液晶的分子排列模式向列相的紋理結(jié)構(gòu)萊曼首先發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)會(huì)引起向列相液晶分子排列方向的變化。玻色（Bose）最早用純樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他把厚度為0.5—4毫米的對(duì)-氧化偶氮苯甲醚薄層放在玻璃片上，然后放入電磁鐵的磁極中間，使磁力線垂直通過(guò)樣品薄層，在磁極開(kāi)個(gè)孔，透過(guò)照射光來(lái)觀察磁場(chǎng)對(duì)液晶樣品的效應(yīng)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到數(shù)千高斯時(shí)，發(fā)現(xiàn)渾濁的液晶立即變?yōu)橥该?，若去掉磁?chǎng)，則又很快回到渾濁狀態(tài)。莫吉恩認(rèn)為：這現(xiàn)象說(shuō)明光軸與磁力線方向平行排列。向列相液晶具有電場(chǎng)效應(yīng)，主要分為兩個(gè)效應(yīng)：其一，分子水平的微觀現(xiàn)象。主要觀測(cè)介電特性，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加上電場(chǎng)后，由于向列相液晶分子偶極矩與分子長(zhǎng)軸大致上平行和垂直兩種情況，其介電常數(shù)的頻率響應(yīng)也就各不相同，這是因?yàn)榕紭O子在電場(chǎng)內(nèi)顯示定向排列的變化所引起的。其二，電場(chǎng)效應(yīng)在宏觀現(xiàn)象方面的反映。弗里德耳指出，加上電場(chǎng)后，在偏光顯微鏡下所觀察到的向列相液晶絲狀紋理織構(gòu)增強(qiáng)。1962年蘇聯(lián)的卡普斯廷（Kapustin)、1963年美國(guó)的威廉斯（Williams)發(fā)現(xiàn)：

在向列相液晶薄膜上加電壓后，原有的“纖維狀織構(gòu)”中出現(xiàn)另一種“織構(gòu)”，成為一種分區(qū)域的織構(gòu)模式。1.7近晶相液晶(Sm)

夫里德耳曾做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn):把近晶相液晶夾在載玻片與蓋玻片之間,制成薄層,將其加熱成為各向同性的液體,然后邊逐漸冷卻邊用偏光顯微鏡觀察.結(jié)果發(fā)現(xiàn)在接近相變溫度時(shí),有長(zhǎng)形的液晶析出,處于從各向同性液體到液晶的閾值溫度時(shí),則可觀察到圓柱狀的顆粒,稱之為棍棒狀顆粒.

形成這樣的析出物,可能是由于液晶粒子本身具有各向異性所致,一旦全部成為液晶時(shí),棍棒狀顆粒就很快融合,視野中顯現(xiàn)出近晶相液晶所特有的“紋理結(jié)構(gòu)”,時(shí)而為多角形,時(shí)而為羽毛狀.在近晶相中分子分層排列，根據(jù)層內(nèi)分子排列的不同，又可分為近晶A相、近晶B相、近晶C相、近晶E相…...固相→SmF→SmB→SmC→SmA→N→液相圖（一）所示為近晶相液晶的層狀結(jié)構(gòu)。即各層中的分子有一定的排列方向，位置則完全無(wú)序（主要指近晶相A和C），分子的長(zhǎng)軸與層面垂直或傾斜。分子在二維空間的平面內(nèi)可以滑動(dòng)，但在垂直方向基本上不能超出層。近晶相液晶所特有的顯微紋理織構(gòu)，也是這種分子層所形成的，可能是由于其中一部分分子牢牢附著于玻片表面時(shí)，以附著點(diǎn)為中心形成了曲面，當(dāng)這種曲面在液晶內(nèi)大量形成時(shí)，就產(chǎn)生了二次曲面群集合的紋理織構(gòu)模式。?！D(一)近晶A相液晶的分子排列模式圖(二)近晶C相液晶的分子排列模式近晶B相1.8柱相液晶(Col)盤狀分子形成柱相兩性分子形成柱相粘度高馬塞克紋理結(jié)構(gòu)1.9溶致液晶相性質(zhì)形成條件：兩性分子+溶劑+溫度液晶相類型：層相，柱相，立方相。層相柱相立方相思考題：1。液晶分子以分子形狀分類大致可分為哪些類型？2。為什么膽甾型液晶隨著溫度的變化有色彩變化的現(xiàn)象？3。液晶相對(duì)于晶體和液體來(lái)說(shuō)有哪些特點(diǎn)？什么是液晶的