课件：液晶材料.ppt

* 高分子液晶在其相区间温度时的粘度较低，而且高度取向利用这一点，可以制备高强度、高模量的纤维。将具有刚性棒状结构的高分子液晶材料分散在无规线团结构的柔性高分子材料中，即可获得增强的高分子复合材料。 侧链型液晶高分子液晶具有较高的玻璃化温度，利用这一特性，可使它在室温下保存信息，因此用液晶来制备信息记录材料前景十分广阔。 胆甾型液晶层片具有扭转的结构，对入射光具有偏振作用，可用来作精密温度指示材料和痕量化学药品指示剂，高分子液晶在这方面的应用也有待开发。 高分子液晶的发展方向 这主要是利用向列型液晶在电场作用下的快速相变反应和表现出的光学特点制成的。透明的各相同性液晶置于透明电极之间，当施加电压时，液晶发生相变，分子有序排列为液晶态(常常是排列为向列型液晶相)，液晶态部分失去透明性，产生与电极形状相同的图象。液晶显示器耗电量低，可以实现微型化和超薄化。 * 液晶材料 液晶就是液态晶体，它具有与晶体一样的各向异性，同时又具有液体的流动性。 液晶广泛应用于电子显示器件以及非线性光学方面，对于分子量较小的液晶材料，人们已经研究的较多，通常称为单体液晶，以区别于迅速发展的高分子液晶材料。 高分子液晶材料尽管和单体液晶有着密切的关系，但在性质和应用方面还是有较大的差别: 高分子液晶和单体液晶都具有同样的刚性分子结构和晶相结构，但小分子单体液晶在外力作用下可以自由旋转，而高分子液晶要受到相连接的聚合物骨架的约束。 由于聚合物链的作用使高分子液晶具有更为出色的性质，如主链型高分子液晶具有超强的机械性能，梳状高分子液晶在电子和光电子器件方面的应用都十分令人瞩目。 液晶材料基本概念 在分子序列中，液晶分子往往具有一维或二维远程有序性，介于理想的液体与晶体之间，这种中间相也称为有序流体相。 1854-1889年代，德国生理学家R.C.Virchow发现一种自然界的物质，此是一种溶致型液晶，在适当的水份混合后，会呈现光学异方向性之有机分子集合体。 1888年，液晶正式发现，奥地利植物学家莱尼茨尔在研究胆甾醇类化合物的植物生理作用中，发现液晶。 1937年， Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性。 1950年，Elliott 与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。 目前已经发现很多刚性和半刚性的高分子以及某些柔性高分子和生物高分子都具有液晶行为。高分子液晶在高强高模纤维的制备、液晶自增强材料的开发、光电以及温度显示材料的应用以及生命科学的研究等方面，已经取得了迅速的发展。 液晶材料发展历程 液晶在分子排列形式上类似晶体呈有序排列，同时液晶又具有一定的流动性类似于各相同性的液体。将这类液晶分子连接成大分子或将液晶分子连接到大分子的骨架之上，使之继续保持液晶特性就形成了高分子液晶。 高分子液晶 液晶按照分子链的长短可以分为: 单体型液晶 聚合物型液晶 按照液晶的分子排列形式来分类可分为: 近晶型液晶、 向列型液晶 胆甾型液晶 根据液晶的分子特征来分类则可以分为: 纵向型、垂直型、星形、盘型、梳形以及混合型等等。 液晶的分类 近晶型液晶在结构上最接近固体晶相结构，分子排列成层，层内分子长轴互相平行，但分子重心在层内无序，分子长轴与层面垂直或倾斜排列，分子可在层内前后、左右滑动，但不能在上下层间移动。 由于分子运动相当缓慢，近晶型中间相非常粘滞，通常用符号S表示，是二维有序的排列，在粘度性质上仍然存在着各向异性。 近晶型液晶 这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异性。但在通常情况下，层片的取向是无规的，因此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。 根据晶型的差别还可以分为Sa、Sb、Sc直至Si共十一类。 Sa型液晶分子中刚性部分的长轴垂直于层面与晶体的长轴平行，平面内分子的分布无序，层的厚度一般小于计算得到的分子长度。Sb型分子刚性部分的重心在层内有序排列，呈六角型排列，具有一定的三维有序性。Sc型分子刚性部分的长轴与层面没有垂直关系，倾斜成一定角度，有些具有光学活性。 Sd型液晶呈现立方对称性。Se型液晶与Sb型液晶相似，不同的是分子的刚性部分的重心成正交型排列而不是呈六边形。Sf从与层面垂直的方向看与Sb型液晶相同，不同的是分子的刚性部分呈单斜晶型不与层面垂直，而是朝六边形的一个边倾斜成一定角度。Sg型的分子刚性部分不与层面垂直，而是朝六边形的一个顶点倾斜成一定角度。 Sh型液晶分子的刚性部分朝六边形的顶点方向倾斜一定角度，晶型与Sf类相同。Si型液晶分子的刚性部分朝六边形的顶点方向倾斜一定角度，其层内结构与Se型相同。 向列型液晶结构中分子相互间间沿着长轴方向保持平行，但其重心位置是无序的，不能构成层片。