Характеристика основних властивостей рідких кристалів. Опис фізичних властивостей, методів вивчення структури рідких кристалів. Дослідження структури ліотропних рідких кристалів та видів термотропних.
Аннотация к работе
В наш час, час науково-технічної революції, дослідження науки так стрімко упроваджуються в матеріальне виробництво та життя, що іноді складаються парадоксальні ситуації. А саме яке-небудь фізичне явище, що послужило основою нового виду виробництва, інтенсивно впроваджуються в техніку та побут, однак знання про це явище та його відомість в широких колах явно недостатньо. Подібна ситуація складається з рідкими кристалами та знаннями про них. Почалось масове впровадження пристроїв, що містять рідкі кристали, в побут.Кристали цієї речовини плавились при температурі 145,5ОС, переходячи в мутну рідину. Ця рідина при подальшому нагріванні становилась прозорою при 178,5ОС та с подальшим підвищенням температури залишалась незмінною. В процесі охолодження в рідині зявлялось блакитне офарблення при 178,5ОС, яке швидко зникало, й рідина мутніла. Зразки Рейнитцера досліджував фізик Леманн у поляризованому мікроскопі та встановив, що рідина яку досліджували в мутному стані проявляє оптичну анізотропію.Для вивчення рідких кристалів застосовуються стандартні спектроскопічні методи. Дослідження проводились в широкому спектральному діапазоні - від 650 до 10000 см-1. Встановлено, що інфрачервоні спектри нематичних і холестеричних рідин мало відрізняються від спектрів ізотропних рідин, отже, суттєвих змін в міжмолекулярній взаємодії ближнього порядку при переході речовини з ізотропного стану в мезоморфне не спостерігається.Не спостерігалась різниця між дифракційною картиною рідкого кристала й відповідної рентгенограмою ізотропної рідини. Декілька пізніше Кац і Каст також не виявили суттєвої відміни в дифракційних картинах ізотропної рідини і рідких кристалів. Каст повідомив тоді, що розподіл інтенсивності на знімку в залежності від кута дифракції для нематичної фази декілька зрушено по зрівнянню з аналогічним розподілом для тієї ж речовини в кристалічному стані. Незначна різниця в знімках рідких кристалів і ізотропній рідини спостерігали також Гламанн і інші, а Стюарт спостерігав невелике збільшення інтенсивності затемнення в головному максимумі на дифракційній картині нематичної рідини по зрівнянню з ізотропною рідиною. Герман, досліджуючи рідкі кристали на приборах, що дозволяють виконувати оптичні спостереження й одночасно отримувати рентгенівські знімки при певних стабілізованих температурах, отримав на рентгенограмах нематичних рідких кристалів розмиті кільця, що нічим не відрізняються від кілець на знімках ізотропної рідини.Загальна для всіх типів рідких кристалів властивість - подвійне заломлення світла, характерне для більшості твердих кристалів, за допомогою якої можна ідентифікувати мезоморфний стан. Якщо пропускати лінійно-поляризоване світло через шар холестеричної мезофази перпендикулярно молекулярним шарам, то напрямок колихань електричного вектора світової хвилі буде повернуто вліво або вправо. Кут обертання плоскості поляризації для цих речовин порядку кількох десятків градусів на 1мм шляху світлового сигналу, в той час як холестерині рідкі кристали, які мають сильну оптичну активність, обертають плоскість поляризації світла навіть до 18000о на 1мм шляху. Освітленні пучком поляризованого білого світла, холестеричні рідкі кристали мають райдужне офарблення, яке залежить від природи речовини, температури та кута падіння світла. Досягнувши поверхні рідкого кристала, світ диспергує на дві складові з круговою поляризацією в напрямках, зворотних повороту електричних векторів.Рідкокристалічну фазу можна отримати двома шляхами: плавленням відповідної кристалічної речовини - тоді річ іде про термотропні рідкі кристали, або розчиненням речовини, здатної давати ліотропні рідкі кристали. Нагрівання речовини, що знаходиться при нормальних умовах в кристалічному стані, до мезоморфного приводять до ряду фазових переходів при температурах Т0, Т1, Т2, ..., Тпр, де Т0 - температура плавлення кристалів з утворенням мезоморфної фази, а Тпр - температура просвітління або зникнення рідкокристалічної фази та переходу її в ізотропну рідину. Температури фазових переходів для однієї й той же речовини розрізняються в залежності від напрямку температурних змін, тобто для нагрівання та охолодження (рис. Фазові перетворення в речовинах, що утворюють мезоморфний стан тільки при охолодженні, називаються монотропними, в відмінності від енантіотропних перетворень, що спостерігаються як при нагріванні, так і при охолодженні речовини. Для суміші, що складається з ? компонентів, температури плавлення яких Т01, ..., Т0?, а температури просвітління відповідно Тпр1, ..., Тпр?, якщо зміни мольної ентальпії при плавленні цих речовин складають ?Н1, ?Н2, ..., ?Н?, то рівняння Шредера-Ван Лаара для цих компонентів будуть мати вид lnx? = ?H1/R(1/T0 - 1/T01), lnx? = ?H?/R(1/T0 - 1/T0?) (3.1.1)Електричні властивості рідких кристалів вивчаються найчастіше в тонких шарах, і, мабуть, експериментальні результати слід віднести до всієї системи, що складається з рідкокристалічного шару та електродів, які одночасно є й поверхнями, що несуть. Перш за все слід врахов
План
ЗМІСТ
Вступ
1. Відкриття рідких кристалів
2. Методи вивчення структури рідких кристалів
2.1 Метод ІЧ спектроскопії
2.2 Метод рентгеноструктурного аналізу
3. Властивості рідких кристалів
3.1 Термічні властивості
3.2 Електричні та магнітні властивості рідких кристалів
3.3 Оптичні та електрооптичні властивості рідких кристалів
4. Термотропні рідкі кристали
5. Ліотропні рідкі кристали
5.1 Структура молекул речовин, що утворюють ліотропні рідкі кристали
5.2 Структура ліотропних рідких кристалів
5.2.1 Ліотропні рідкі кристали лінійної структури
5.2.2 Ліотропні рідкі кристали комірчастої структури